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)性進行了分析,并對國內(nèi)外儲能市場和政策環(huán)境進行了研究(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)用情況進行了展望,并總結(jié)了國內(nèi)外與儲能相關(guān)的標(biāo)準;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)進入了快速發(fā)展階段,但中國新能源資源富集區(qū)遠離負荷中心,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)性進行了分析,并對國內(nèi)外儲能市場和政策環(huán)境進行了研究(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)用情況進行了展望,并總結(jié)了國內(nèi)外與儲能相關(guān)的標(biāo)準;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);瘍δ芟到y(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);茝V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,對全書進行了總結(jié),并給出了推進儲能產(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。負責(zé)起草儲能領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準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)進步獎、天津市科學(xué)技術(shù)進步獎、湖北科技進步獎二等獎累計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);茉椿仉娋W(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)模可再生能源并網(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);茝V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)準化體系53
3.2.1 國內(nèi)外儲能標(biāo)準現(xiàn)狀53
3.2.2 電力儲能標(biāo)準框架體系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);瘧(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)模化應(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);瘧(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)模化應(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);瘧(yīng)用研究110
5.4.2 儲能在甘肅電網(wǎng)中規(guī)模化應(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123