儲(chǔ)能為核心的新能源革命技術(shù)路徑探索

1歐陽明高1清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院1SCHOOLOFVEHICLEANDMOB2儲(chǔ)能為核心的新能源革命技術(shù)路徑探索2.新能源動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)3.新能源革命技術(shù)路徑展望能源轉(zhuǎn)型歷程與新能源革命每次能源革命都是先發(fā)明了新動(dòng)力裝置和交通工具，然后帶動(dòng)對(duì)能源資源的開發(fā)利用，并引發(fā)工業(yè)革命美國超越英國英國超越荷蘭硒第三次新經(jīng)濟(jì)模式如何改變世界第三次能源革命—-新能源技術(shù)革命硒第三次新經(jīng)濟(jì)模式如何改變世界新能源革命的“五大支柱”四，發(fā)展能源(電能)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；但是儲(chǔ)能是瓶頸，需要靠電池、氫能、電4新能源動(dòng)力系統(tǒng)新能源電力系統(tǒng)新能源動(dòng)力系統(tǒng)新能源電力系統(tǒng)意意可變發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)算電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)WBEVchargerstatiBEVchargerstati推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)發(fā)展，是面向碳中和的中國新能源革命重要技術(shù)路徑5Storagetime電池和氫能各有特點(diǎn)，兩者互補(bǔ)性強(qiáng)，共同構(gòu)成主流儲(chǔ)能方式存儲(chǔ)時(shí)間功率6電解水長周期大規(guī)模可再生能源的氫儲(chǔ)能方式電解水,逐步替代燃煤作用：調(diào)峰規(guī)模：大規(guī)模作用：調(diào)峰規(guī)模：大規(guī)模能量的時(shí)空轉(zhuǎn)移規(guī)模：中大規(guī)模7能量的時(shí)間轉(zhuǎn)移78長周期大規(guī)?？稍偕茉吹臍鋬?chǔ)能方式可再生能源制氫合成氨，制備成常溫運(yùn)輸?shù)囊喊?，成本低廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，再投入燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行火力發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了可再生能源長周期存儲(chǔ)、長距離運(yùn)輸，并助力火力脫碳日本SIP'綠氨合成發(fā)電項(xiàng)目·JGC公司在2018年底于日本郡山示范工廠完建設(shè)了可再生能輪機(jī)零碳氨供給零碳氨供給實(shí)用供應(yīng)鏈驗(yàn)證大規(guī)模供應(yīng)鏈搭建小型燃?xì)廨啓C(jī)中型燃?xì)廨啓C(jī)小型燃?xì)廨啓C(jī)中型燃?xì)廨啓C(jī)大型燃?xì)廨啓C(jī)氨摻燒(燃煤鍋爐)氨摻燒(燃煤鍋爐)動(dòng)力電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化與電化學(xué)儲(chǔ)能電站隨著全球電動(dòng)化進(jìn)入高速發(fā)展階段，帶動(dòng)中國動(dòng)力電池行業(yè)飛速發(fā)展，2023年規(guī)劃產(chǎn)能大于1TWh,2025國內(nèi)電池年需求/出貨量預(yù)計(jì)1.2TWh;其中車用動(dòng)力電池占主導(dǎo)2020中國儲(chǔ)能總裝機(jī)量比例壓縮空氣儲(chǔ)能壓縮空氣儲(chǔ)能電化學(xué)儲(chǔ)能抽水密能熔融鹽儲(chǔ)熱數(shù)據(jù)來源：中關(guān)村儲(chǔ)能聯(lián)盟電力/儲(chǔ)能電池總裝機(jī)量年份9數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)絡(luò)公開資料、SPIR、智研咨詢、電動(dòng)1家、起點(diǎn)鋰電大數(shù)據(jù)基于車網(wǎng)互動(dòng)的儲(chǔ)能方式基于車網(wǎng)互動(dòng)的儲(chǔ)能方式為何開展車網(wǎng)互動(dòng)?——“削峰填谷”,減小電網(wǎng)功率需求◆隨著電動(dòng)汽車數(shù)量增加，智能有序充電和V2G逐漸表現(xiàn)出優(yōu)越性◆無序充電的功率需求是有序充電的兩倍以上，而V2G則可以反過來減小功率需求電動(dòng)汽車動(dòng)力電池儲(chǔ)能的能量潛力時(shí)間(時(shí))時(shí)間(時(shí))時(shí)間(時(shí))G車網(wǎng)互動(dòng)的廣泛應(yīng)用場(chǎng)景G低壓配電網(wǎng)(農(nóng)村地區(qū)典型場(chǎng)景)WAN通信WAN通信集群后可參與V2G>③V2mG(AC):組和可再生能源單元②②集群后可參與V2G③00電化學(xué)儲(chǔ)能：車網(wǎng)互動(dòng)與儲(chǔ)能電站對(duì)比01容量02時(shí)間03空間04固定成本05安全風(fēng)險(xiǎn)定定聲聲2增增高高XXNN零零低低儲(chǔ)能為核心的新能源革命技術(shù)路徑探索1.新能源革命儲(chǔ)能瓶頸技術(shù)2.新能源動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)3.新能源革命技術(shù)路徑展望張家口氫能研究院與創(chuàng)業(yè)企業(yè)群3.光儲(chǔ)氫-充放互動(dòng)能源系統(tǒng)南京電控動(dòng)力創(chuàng)新中心與創(chuàng)業(yè)企業(yè)群——深圳電動(dòng)汽車智慧能源創(chuàng)新中心與創(chuàng)業(yè)企業(yè)群動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)電堆動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)電堆膜電極剝洋蔥模式建立了氫能燃料電池的技術(shù)體系(已突破)2005年2013年2005年2013年氫儲(chǔ)能與電解水制氫技術(shù)研發(fā)質(zhì)子交換膜電解堿性電解清華培育出科創(chuàng)版上市公司，中國氫能第一股——億華通科技公司億華通體系氫能全鏈條布局億華通體系氫能全鏈條布局2021年，聯(lián)合建立北京國際氫能中心(有限公司)輛數(shù)京輝張張家口賽區(qū)工作輛數(shù)京輝張張家口賽區(qū)工作京輝大興跨賽區(qū)5行500輛燃料電池汽車，張家口和北京2022年運(yùn)行1000輛序序號(hào)中石油福田4賽區(qū)內(nèi)5條線路，100賽區(qū)兩工條線路，90輛車制氫廠中國石油環(huán)字京輝示范線路(抵離、跨賽區(qū))示范線路(賽區(qū)內(nèi))中石油金龍站史石油北京賽字大興站電化學(xué)儲(chǔ)能與鋰離子電池的安全事故電動(dòng)自行車安全事故2021年共發(fā)生1.8萬起，死亡57人，受傷157,說明技術(shù)水平和安全規(guī)范起決定作用l432102機(jī)由鵝oo000n0543tCC清華大學(xué)電池安全實(shí)驗(yàn)室◆清華大學(xué)車輛學(xué)◆清華大學(xué)車輛學(xué)院電池安全實(shí)驗(yàn)室及其附屬四川宜賓電池安全實(shí)驗(yàn)基地(投資超過2億元),專注于鋰離子電池安全研究，對(duì)全球廠家和機(jī)構(gòu)開展合作和提供服務(wù)，參動(dòng)力電池安全技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化車網(wǎng)互動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)動(dòng)車一直插在樁上，會(huì)不會(huì)出問題?現(xiàn)在的電動(dòng)車會(huì)不會(huì)無法滿足V2X需求?池頻繁充電，是否能滿足?狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)jection整車級(jí)充康口實(shí)時(shí)安金技術(shù)重性克電技術(shù)級(jí)充康口實(shí)時(shí)安金技術(shù)場(chǎng)1先進(jìn)率母律技術(shù)離壓平世架構(gòu)先進(jìn)率母律技術(shù)n安全長毒使充能理外部混制冷部柱術(shù)先進(jìn)使充地端隨術(shù)雙向互聯(lián)電池電池子安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)政策支撐標(biāo)準(zhǔn)政策支撐禁禁4"4◆面向市郊V2H+光儲(chǔ)充系統(tǒng)的軟硬件與通訊技術(shù)開發(fā)設(shè)備層控制層設(shè)備層能量管控邏輯設(shè)計(jì)能量管控邏輯設(shè)計(jì)管理層◆以多層級(jí)硬件安全和軟件監(jiān)控技術(shù)為核心，構(gòu)建面向園區(qū)的V2X智慧系統(tǒng)車網(wǎng)互動(dòng)儲(chǔ)能：分布式能量管理平臺(tái)能量管理平臺(tái)功能效果：設(shè)備配置、系統(tǒng)監(jiān)控、能量?jī)?yōu)化、互動(dòng)展示零C云智慧能源平臺(tái)產(chǎn)品特點(diǎn)●智能展示●智能運(yùn)維●能量預(yù)測(cè)優(yōu)化●能量管理調(diào)度●能源交易應(yīng)用場(chǎng)景●園區(qū)綜合能源管理●光儲(chǔ)充微網(wǎng)能量管理●車網(wǎng)互動(dòng)V2G調(diào)度●虛擬電廠聚合交易光-儲(chǔ)-充-換一體化互補(bǔ)型智慧能源系統(tǒng)——電動(dòng)汽車時(shí)代的”加油站”儲(chǔ)能和快換系統(tǒng)能量管理和微網(wǎng)控制保護(hù)系統(tǒng)能量管理和微網(wǎng)控制保護(hù)系統(tǒng)集超充、重卡換電、光伏發(fā)電、智能微網(wǎng)一體的的城市級(jí)區(qū)域級(jí)城市級(jí)區(qū)域級(jí)場(chǎng)站級(jí)實(shí)時(shí)調(diào)度日前計(jì)劃實(shí)時(shí)調(diào)度日前計(jì)劃外部地區(qū)發(fā)同層級(jí)的價(jià)格激勵(lì)。市級(jí)控制中心市級(jí)控制中心區(qū)域級(jí)虛擬電廠臺(tái)給出各場(chǎng)站的功率調(diào)發(fā)電和總體負(fù)荷，給區(qū)域虛擬電廠和本市遠(yuǎn)端發(fā)電下達(dá)指令。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)平臺(tái)進(jìn)場(chǎng)站級(jí)控制單元能量管理和聚合的指導(dǎo)，并開展安全預(yù)警。能量管理平臺(tái)負(fù)責(zé)場(chǎng)站/樓宇級(jí)的本地能量控制。儲(chǔ)能為核心的新能源革命技術(shù)路徑探索1.新能源革命儲(chǔ)能瓶頸技術(shù)2.新能源動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)3.新能源革命技術(shù)路徑展望0新能源汽車市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)與展望2021—2030年：快速增長0年份年份2021年前數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計(jì)局，《中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展年報(bào)(2021)》未來十年電動(dòng)汽車智慧能源生態(tài)1T:光伏進(jìn)入太瓦時(shí)代1T:電池進(jìn)入太瓦時(shí)時(shí)代1百萬：燃料電池汽車進(jìn)入百萬輛時(shí)代(1億干瓦發(fā)電功率) **0*車網(wǎng)互動(dòng)分布式短時(shí)儲(chǔ)能的潛力與前景96分的0—G.He,ct—G.He,ct--J.Li,etal.,--CNESA、能源局、天風(fēng)證券_2021--發(fā)改委、廣發(fā)證券_2020--工信部、東吳證券_2021--清華能源經(jīng)濟(jì)所能源結(jié)構(gòu)20%*2小時(shí)--清華能源經(jīng)濟(jì)所能源結(jié)構(gòu)_40%*2小時(shí)--新能源動(dòng)力系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)RE95-V0G--新能源動(dòng)力系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)RE95-V2G(非化石能源發(fā)電比例)未來中國電力系統(tǒng)的點(diǎn)線面特征能源基地+特高壓輸電+儲(chǔ)能電站第一火電機(jī)組+高壓輸電網(wǎng)+抽水蓄能負(fù)荷+低壓配電網(wǎng)+分布式光伏+2030年中國新型電力系統(tǒng)特征求比為4:5,分別為1億kW、1.3億kW?；痣婌`活性改造壓力(裝機(jī)量占27%)高時(shí)間h用戶側(cè)(面)65%的用戶側(cè)儲(chǔ)能需求位于中東南部地區(qū)，約1億kW/3.2億kWh,峰2060年中國新型電力系統(tǒng)特征發(fā)電側(cè)(線)62%的發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能需求位于西北部地區(qū)，約4億kW,保障風(fēng)光基地可再生能源的可靠并網(wǎng)。西北風(fēng)光基地向負(fù)荷區(qū)域的特高壓輸電線路建設(shè)需匹配氫儲(chǔ)能需求。西北地區(qū)儲(chǔ)能調(diào)節(jié)風(fēng)光并網(wǎng)電網(wǎng)側(cè)(點(diǎn))西北部地區(qū)與中東南部地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)峰需求比為4:1,分別為4.4億kW、1.2億kW?！粑鞅钡貐^(qū)的調(diào)峰需求主要依賴于氫