一、发展趋势概述(一)分布式储能是未来能源发展的必要选择01新能源+储能,实现能源充分利用一方面,新能源+储能,提升能源稳定度。
我国政府承诺2030年左右碳排放达到峰值,煤电占比下降、新能源规模化发展;可再生能源发电具有波动性间、歇性、随机性,与储能结合才能担当能源供应的主力。
另一方面,新能源+储能,增加能源转换路径。
合理配置储能电站,推进储能技术与新模式应用示范,促进多种能源互补互济,实现能源的充分利用。
02分布式能源改变能源空间格局我国能源分布不均衡,东部是中国能源的主要负荷区,东部、东南部主要是消费区,西边、北边是生产区。
近年来,我国“电荒”波及范围和程度愈演愈烈,市场呼唤新的能源调配方式。
分布式能源将有助于改变能源空间布局,开发中东部地区的太阳能、风能、生物质能等非化石能源,东部将不仅是能源的消费者,而且是能源的生产者。
03储能是未来能源发展的必要配套储能是未来发展的必然趋势,由于新能源规模化的接入电网、电力削峰填谷、参与调压调频、发展微电网等方面的需要,储能在未来电力系统中将是不可或缺的角色。
储能是理解未来能源结构的关键,作为推动未来能源发展的前瞻性技术,储能产业在新能源并网、电动汽车、微电网、家庭储能系统、电网支撑服务等方面都将发挥巨大作用。
(二)新的应用场景将释放分布式能源产业的发展潜力01用户侧储能市场有待释放从发展现状看,发电侧储能主要应用集中在火电储能调频及新能源电站配置储能,其中在辅助服务调频侧,市场容量已接近饱和;电网侧储能2018年呈现爆发式增长,2019年两次被国网叫停陷入僵局;在用户侧储能方面,商业综合体、CBD、大型酒店等商业用户执行固定的商业综合电价,不存在峰谷价差,不需要储能峰谷价差套利。
未来随着更灵活的电价改革和政策补贴,用户侧储能市场有望释放。
02新的应用场景将释放分布式储能的潜力新基建和分布式能源系统互相促进。
数据中心、5G基站的建设运行,对新型能源有强烈的需求;新能源汽车和电动汽车充电桩的普及将改变我国城市的能源消费模式,形成真正的能源互联网,对分布式储能设备产生新的需求。
(三)商业模式创新将分布式储能产业发展注入新的动力01废旧动力电池的梯级利用当动力电池不能完全满足电动车车用需求时,可以应用于其他场景,如低速电动车电网储能、家庭储能、充电宝,继续发挥其功能,做到资源利用的最大化。
例如,蔚来汽车开创了换电+车电分离模式,根据不同用户出行场景的用电需求,提供一键加电服务,电池所有权归厂家,并进行梯次利用。
02构建闭环可持续能源生态系统可再生能源受天气影响较大,但是配合分布式储能就可以平复发电波动、存储余电,改善发电质量,基本解决消纳问题。
“光储充”一体化充电站建设在新能源汽车充电站建设上的一次创新尝试。
充电站使用的是清洁能源供电,通过光伏发电后储存电能,光伏、储能和充电设施形成了一个微网,根据需求与公共电网智能互动,并可实现并网、离网两种不同运行模式。
例如,特斯拉已经完成了“光伏+储能+电动车”的产业闭环布局,在打破传统能源基础设施的垄断,使微网和局域网成为可能。
(四)新型储能技术正处于由技术积累向产业化迈进的关键时期01电化学储能项目增长较快截至2020年3月底,全球已投运电力储能项目的累计装机规模达184.7GW,其中抽水蓄能项目主要用于发电侧储能,一般由电力公司投资用于削峰填谷稳定电力供应,已投运抽水蓄能项目占比达92.6%;其次为电化学储能,可以适应各种分布式储能场景,已投运电化学储能项目累计装机规模为9660.8MW,其中最为成熟的锂离子电池占据主流。
02全钒液流电池日益受到重视目前储能技术进步最快的是化学储能,其中钠硫电池、钒液流电池、锂离子电池及超级电容器技术的安全性、能量转换效率和经济性等取得较大突破,产业化的条件日渐成熟,处于由技术积累向产业化迈进的关键时期。
锂离子电池、铅蓄电池等主流的电化学储能技术越来越难以满足快速发展的大容量储能需求,而全钒液流电池具有容量大、安全环保、循环寿命长、能量转换效率高,应用价值日益受到重视,成为大容量储能领域的首选技术之一。
03燃料电池、固态电池、超级电容等技术实现突破燃料电池、固态电池、超级电容等产品技术将引领未来分布式储能产业变革。
燃料电池在技术和产业化方面都取得了重要的进展,如产业化的燃料电池电堆功率密度达到2.0kW/L,掌握了-30°C存储和-30°C低温启动技术,燃料电池系统寿命超过5000h。
固态电池量产技术即将实现突破,丰田、本田、日产等23家汽车、电池和材料企业以及15家学术机构参与该计划,计划到2022年全面掌握全固态电池技术。
超级电容器的技术发展包括混合型超级电容研发技术、高能量密度和高功率密度超级电容研发与制备技术等。
二、储能产业发展现状在能源领域,向清洁能源转型已成为全球各国的共同目标,光伏、风电等新能源领域近年来在技术、市场和经验上的积累,将加速替代传统的化石能源。
新能源发电相较于化石能源具有不均衡性与不稳定性的特点,同时也推动了发电侧与电网侧领域对于储能系统的需求,如发电侧的再生能源并网和电网侧的电力调峰、系统调频等;在用电侧,储能主要应用于工商业或家庭储能领域,用以提升供电的可靠性以及管理峰谷价差和容量电费等。
随着储能技术的逐渐成熟,其系统产品的安全性、稳定性逐步提升,工业类、军工类及家庭类的用电侧储能市场需求快速增长。
2020年9月,欧盟委员会发布的《2030年气候目标计划》指出,到 2030年可再生能源发电占比从目前的32%提高至65%以上,可再生能源发电占比的提升将推动储能需求的增长。
从国内市场来看,2021年7月,国家发改委、国家能源局联合发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,到2025年将实现锂离子电池等新型储能从商业化初期向规模化发展的转变,装机规模达 3,000万千瓦以上;到2030年,实现新型储能的全面市场化发展,新型储能成为国家“碳达峰、碳中和”的双碳战略的关键。
近年来国家对储能领域政策的推出,在优化峰谷电价机制等多个方面对现行分时电价机制作了进一步完善,并鼓励发电企业自建储能系统产品增加并网规模,引导市场主体多渠道增加可再生能源并网规模。
上述政策的实施为储能行业的快速发展提供了良好的发展环境。
根据GGII预测,中国储能锂电池出货量在2025年将达到58GWh,市场规模超过550亿元,进入规模化快速发展时期。
在储能电池行业中,储能 BMS行业作为细分领域,对储能电池的安全稳定运行起到重要作用。
典型的电化学储能产业链如下图:在储能产业链中,BMS作为储能电池系统的重要构成,负责监控各单体蓄电池的工作状态并上传电池相关的状态信息,防止电池的过充与过放。
储能BMS作为整套储能系统的管理控制中枢,会直接影响储能系统的整体运行效率和稳定性。
储能 BMS系统还需要与电网进行信息传输,控制谐波、频率等关键参数,并实现与PCS以及监控系统的信息交互。
储能BMS作为储能的重要细分领域,相比于动力电池 BMS发展尚晚,目前处于快速发展阶段。
未来,随着储能电池产品在发电侧、电网侧和用电侧的应用场景日益增多,市场空间广阔。
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