本書針對儲能的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、制約因素、規(guī)模化應(yīng)用技術(shù)路線和商業(yè)模式進(jìn)行了研究,總結(jié)了國內(nèi)外儲能的應(yīng)用現(xiàn)狀、裝機容量、各類儲能的裝機占比及近年來儲能的增長趨勢,對各類型儲能的原理和研究現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性進(jìn)行分析。同時分析了儲能規(guī);茝V亟需解決的關(guān)鍵技術(shù),包括制約儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)因素、成本價格及政策補貼因素等。介紹了國內(nèi)外現(xiàn)有的分布式光儲、電力服務(wù)、電動汽車和動力電池梯次利用的商業(yè)模式,并對儲能系統(tǒng)在西北電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用的前景進(jìn)行展望,給出了西北電網(wǎng)中相應(yīng)儲能示范工程的部署建議。
本書針對儲能的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、制約因素、規(guī);瘧(yīng)用技術(shù)路線和商業(yè)模式進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下:①總結(jié)了國內(nèi)外儲能的應(yīng)用現(xiàn)狀、裝機容量、各類儲能的裝機占比及近年來儲能的增長趨勢,對各類型儲能的原理和研究現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性進(jìn)行了分析,并對國內(nèi)外儲能市場和政策環(huán)境進(jìn)行了研究(相關(guān)數(shù)據(jù)截止時間為2017年底);②分析了儲能規(guī);茝V亟需解決的關(guān)鍵技術(shù),包括制約儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)因素、成本價格及政策補貼因素,對現(xiàn)有儲能類型的成本進(jìn)行了對比分析,得出各類儲能到2020年的大概成本;③研究了各類儲能未來發(fā)展的路線圖,對2020年、2030年儲能技術(shù)的發(fā)展趨勢、應(yīng)用情況進(jìn)行了展望,并總結(jié)了國內(nèi)外與儲能相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn);④研究了國內(nèi)外現(xiàn)有的分布式光儲、電力服務(wù)、電動汽車和動力電池梯次利用的商業(yè)模式,給出了中國儲能規(guī)模化應(yīng)用的政策建議;⑤對儲能系統(tǒng)在西北電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用的前景進(jìn)行了展望,并給出了西北電網(wǎng)中相應(yīng)儲能示范工程的部署建議。
前 言儲能即能量存儲,是指通過一種介質(zhì)或者設(shè)備,把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲起來,基于未來應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。根據(jù)國際能源署的研究,為滿足新能源消納需求,預(yù)測美國、歐洲、中國和印度到2050年將需要增加310 GW并網(wǎng)電力儲存能力。麥肯錫的研究則認(rèn)為到2025年儲能技術(shù)將具有顛覆性作用,并對經(jīng)濟產(chǎn)生顯著影響。世界許多國際組織和國家把發(fā)展儲能作為緩解能源供應(yīng)矛盾、應(yīng)對氣候變化的重要措施,并制定了發(fā)展戰(zhàn)略,提出了2030年、2050年明確的發(fā)展目標(biāo)和相應(yīng)的激勵政策。近年來,中國新能源建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展階段,但中國新能源資源富集區(qū)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)無法全部消納。為了應(yīng)對新能源發(fā)電快速發(fā)展給電網(wǎng)安全運行帶來的挑戰(zhàn),可以通過大規(guī)模儲能系統(tǒng)為電網(wǎng)提供靈活可靠的調(diào)度資源,改善新能源發(fā)電的間歇性和波動性,提高電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻能力,實現(xiàn)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。
本書針對儲能的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、制約因素、規(guī);瘧(yīng)用技術(shù)路線和商業(yè)模式進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下:①總結(jié)了國內(nèi)外儲能的應(yīng)用現(xiàn)狀、裝機容量、各類儲能的裝機占比及近年來儲能的增長趨勢,對各類型儲能的原理和研究現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性進(jìn)行了分析,并對國內(nèi)外儲能市場和政策環(huán)境進(jìn)行了研究(相關(guān)數(shù)據(jù)截止時間為2017年底);②分析了儲能規(guī);茝V亟需解決的關(guān)鍵技術(shù),包括制約儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)因素、成本價格及政策補貼因素,對現(xiàn)有儲能類型的成本進(jìn)行了對比分析,得出各類儲能到2020年的大概成本;③研究了各類儲能未來發(fā)展的路線圖,對2020年、2030年儲能技術(shù)的發(fā)展趨勢、應(yīng)用情況進(jìn)行了展望,并總結(jié)了國內(nèi)外與儲能相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn);④研究了國內(nèi)外現(xiàn)有的分布式光儲、電力服務(wù)、電動汽車和動力電池梯次利用的商業(yè)模式,給出了中國儲能規(guī);瘧(yīng)用的政策建議;⑤對儲能系統(tǒng)在西北電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用的前景進(jìn)行了展望,并給出了西北電網(wǎng)中相應(yīng)儲能示范工程的部署建議。
本書共分為7章。
第1章調(diào)研了物理儲能、電化學(xué)儲能、儲冷(熱)和儲氫等各類型儲能的技術(shù)參數(shù),對比分析了各類型儲能技術(shù)成熟度,結(jié)合儲能技術(shù)特性,研究了各類型儲能技術(shù)在大規(guī)模新能源發(fā)電、微電網(wǎng)、分布式光儲和調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)等領(lǐng)域的適用性。該部分內(nèi)容由劉超群、靳文濤、牛萌和呂洪章撰寫整理。
第2章分別對規(guī)模化儲能系統(tǒng)的多點布局、類型選擇和容量優(yōu)化配置技術(shù),核心裝備制造技術(shù),儲能站群的動態(tài)功率與能量管理技術(shù),多運行目標(biāo)下儲能系統(tǒng)廣域調(diào)度技術(shù)以及規(guī);瘍δ芄こ袒瘧(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了歸納梳理。該部分內(nèi)容由李建林和徐少華撰寫整理。
第3章研究了儲能參與可再生能源發(fā)電從本地應(yīng)用向系統(tǒng)級應(yīng)用、從單一功能走向多元化以及從功能性示范到需求導(dǎo)向型應(yīng)用的發(fā)展路線,并根據(jù)當(dāng)前電力體制改革發(fā)展方向,提出了儲能應(yīng)用趨勢和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展路線圖,同時基于儲能不同應(yīng)用領(lǐng)域及其關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù),研究了儲能應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系。該部分內(nèi)容由胡娟、李海峰、龐博和呂洪章撰寫整理。
第4章調(diào)研了國內(nèi)外儲能運行模式和商業(yè)模式研究現(xiàn)狀,針對國內(nèi)外典型商業(yè)模式的差異化,提出了儲能規(guī)模化推廣的商業(yè)模式;研究了在電力體制改革趨勢下,能源供應(yīng)模式和商業(yè)運行模式可能產(chǎn)生的變革;對儲能市場化應(yīng)用的敏感性因素進(jìn)行了分析,提出了儲能技術(shù)發(fā)展對外界政策和市場環(huán)境的需求。該部分內(nèi)容由程偉、杜笑天和侯小賀撰寫整理。
第5章介紹了新疆、甘肅和青海電網(wǎng)的可再生能源應(yīng)用現(xiàn)狀,提出了儲能系統(tǒng)參與系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓、降低棄風(fēng)棄光率的應(yīng)用模式;趯嶋H電網(wǎng)情況對儲能系統(tǒng)提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行進(jìn)行仿真分析,并給出了具體的儲能系統(tǒng)配置方案及投資效益。該部分內(nèi)容由楊水麗撰寫整理。
第6章分別對大規(guī)模儲能集群提升西北可再生能源基地外送能力工程示范、百兆瓦級儲能電站協(xié)調(diào)西北特高壓通道能源輸送工程示范、廣域布局分布式儲能提升西北網(wǎng)源—網(wǎng)—荷協(xié)調(diào)響應(yīng)能力的工程示范、多布點大規(guī)模儲能統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制研究及提升西北電網(wǎng)輔助服務(wù)能力工程示范及儲能電站融合新能源發(fā)電的虛擬同步發(fā)電機技術(shù)及示范提出部署建議。該部分內(nèi)容由李章溢撰寫整理。
第7章在上述研究分析的基礎(chǔ)上,對全書進(jìn)行了總結(jié),并給出了推進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策建議。
本書得到了國家重點研發(fā)計劃“10 MW級液流電池儲能技術(shù)(2017YFB0903504)”、國家電網(wǎng)公司項目“分布式儲能裝置及用戶側(cè)優(yōu)化配置關(guān)鍵技術(shù)研究與示范(DG71—17—003)”、山西省科技廳項目“10 MW級鋰電池儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及工程示范(201603D112001)”和中國電科院創(chuàng)新基金“用戶側(cè)分布式儲能系統(tǒng)聚合控制策略研究(DG83—18—005)”的資助,深表謝意。同時,感謝國網(wǎng)新疆電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院宋新甫、國網(wǎng)青海省電力公司李絢絢以及甘肅省電力科學(xué)研究院王定美等相關(guān)同志的積極參與和配合。
編寫本書的初衷是否果如所求,有待通過實踐驗證。限于作者水平,書中疏漏之處在所難免,尚祈讀者不吝賜教。
李建林,男,博士,教授級高級工程師,中國電力科學(xué)研究院儲能與電工新技術(shù)研究所室主任。長期從事規(guī);瘍δ芟到y(tǒng)集成應(yīng)用,國家張北風(fēng)光儲輸示范工程、遼寧臥牛石示范工程、青海大型光儲示范工程、用戶側(cè)儲能多點示范工程等策劃工作,專職從事儲能示范工程方案咨詢、評價、測試相關(guān)工作。先后承擔(dān)儲能領(lǐng)域項目多項,其中,國家重點研發(fā)計劃《10MW級液流電池儲能技術(shù)》1項,國家863課題4項,國家自然基金項目3項,國家電網(wǎng)公司重大項目5項,各級網(wǎng)省公司項目10余項。近年來在國內(nèi)外核心期刊發(fā)表文章150余篇,其中100余篇被EI檢索,授權(quán)發(fā)明專利50余項。負(fù)責(zé)起草儲能領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10余項,著有《大規(guī)模儲能技術(shù)》《智能電網(wǎng)中的風(fēng)光儲關(guān)鍵技術(shù)》等著作7部,譯著5部。先后獲北京市科學(xué)技術(shù)獎、新疆維吾爾科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎、天津市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎、湖北科技進(jìn)步獎二等獎累計10次,各級省部級、社會力量獎三等獎累計10余次。
目 錄前言第1章 儲能系統(tǒng)在區(qū)域電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用需求分析1
1.1 國內(nèi)外儲能應(yīng)用現(xiàn)狀及近期動向1
1.2 儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析3
1.2.1 機械類儲能4
1.2.2 電氣類儲能6
1.2.3 電化學(xué)類儲能10
1.2.4 熱儲能19
1.2.5 氫儲能24
1.2.6 儲能成本分析25
1.3 儲能系統(tǒng)在含大規(guī)模化能源基地電網(wǎng)中的應(yīng)用需求分析27
1.3.1 儲能在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用27
1.3.2 儲能在輔助服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用28
1.3.3 儲能在輸配電領(lǐng)域的應(yīng)用29
1.3.4 儲能在用戶端的應(yīng)用30
1.3.5 儲能在分布式發(fā)電與微電網(wǎng)的應(yīng)用31
1.3.6 儲能在大規(guī)?稍偕茉床⒕W(wǎng)的應(yīng)用31
1.4 儲能市場和政策環(huán)境34
1.4.1 國內(nèi)儲能市場與相關(guān)政策環(huán)境34
1.4.2 國外儲能相關(guān)政策38
1.4.3 價格機制與激勵政策40
第2章 儲能規(guī)模化推廣亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)42
2.1 規(guī);瘍δ芟到y(tǒng)的核心裝備制造技術(shù)42
2.2 儲能系統(tǒng)集成與工程化技術(shù)43
2.3 儲能站群的動態(tài)功率與能量管理技術(shù)47
2.4 多運行目標(biāo)下儲能系統(tǒng)廣域調(diào)度技術(shù)47
第3章 儲能規(guī);瘧(yīng)用技術(shù)路線與經(jīng)濟性分析50
3.1 儲能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展路線圖50
3.1.1 物理儲能50
3.1.2 化學(xué)儲能51
3.1.3 氫能及燃料電池52
3.1.4 儲熱技術(shù)53
3.2 儲能應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系53
3.2.1 國內(nèi)外儲能標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀53
3.2.2 電力儲能標(biāo)準(zhǔn)框架體系59
第4章 商業(yè)模式與前景展望62
4.1 國內(nèi)外儲能商業(yè)模式現(xiàn)狀與建議62
4.1.1 國際儲能商業(yè)模式62
4.1.2 國內(nèi)現(xiàn)有儲能商業(yè)模式現(xiàn)狀75
4.2 儲能規(guī)模化應(yīng)用相關(guān)建議79
第5章 儲能技術(shù)在送端電網(wǎng)中的應(yīng)用分析85
5.1 儲能在新疆電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用研究85
5.1.1 新疆電網(wǎng)存在的問題85
5.1.2 儲能技術(shù)在新疆電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用仿真分析86
5.1.3 投資及效益估算90
5.1.4 小結(jié)91
5.2 儲能在甘肅電網(wǎng)中規(guī)模化應(yīng)用研究91
5.2.1 甘肅電網(wǎng)存在的問題91
5.2.2 儲能技術(shù)在甘肅電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用仿真分析92
5.2.3 投資及效益估算101
5.2.4 小結(jié)102
5.3 儲能在青海電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用研究103
5.3.1 青海電網(wǎng)存在的問題103
5.3.2 儲能技術(shù)在青海電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用仿真分析104
5.3.3 投資及效益估算108
5.3.4 小結(jié)109
5.4 儲能技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用分析總結(jié)110
5.4.1 儲能在新疆電網(wǎng)中規(guī)模化應(yīng)用研究110
5.4.2 儲能在甘肅電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用研究111
5.4.3 儲能在青海電網(wǎng)中規(guī);瘧(yīng)用研究111
第6章 西北電網(wǎng)中建議部署的規(guī);瘍δ苁痉豆こ113
6.1 儲能系統(tǒng)在西北地區(qū)應(yīng)用場景分析113
6.2 建議部署的示范工程113
6.2.1 大規(guī)模儲能集群提升西北可再生能源基地外送能力工程113
6.2.2 百兆瓦級儲能電站協(xié)調(diào)西北特高壓通道能源輸送工程114
6.2.3 廣域布局分布式儲能提升西北網(wǎng)源—網(wǎng)—荷協(xié)調(diào)響應(yīng)能力工程115
6.2.4 大規(guī)模儲能統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制提升西北電網(wǎng)輔助服務(wù)能力工程115
6.2.5 儲能電站融合新能源發(fā)電的虛擬同步發(fā)電機技術(shù)示范116
第7章 結(jié)論及建議117
7.1 結(jié)論117
7.2 建議118
參考文獻(xiàn)123