2024中國新型儲能行業(yè)發(fā)展白皮書

機(jī)遇與挑戰(zhàn)第一節(jié)碳中和背景下全球新型儲能市場概況 1全球源網(wǎng)側(cè)儲能市場 3全球工商業(yè)儲能市場 4全球戶用儲能市場 4第二節(jié)中國儲能市場概況 5中國源網(wǎng)側(cè)儲能市場 6中國工商業(yè)儲能市場 第三節(jié)碳中和背景下儲能技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展趨勢 儲能系統(tǒng)集成 儲能電池 儲能變流器 儲能電池管理系統(tǒng) 儲能能量管理系統(tǒng) 儲能出海數(shù)據(jù)安全 儲能溫控技術(shù) 儲能消防技術(shù) 第四節(jié)碳中和背景下儲能市場機(jī)遇與挑戰(zhàn) 儲能發(fā)展的長期確定性 儲能發(fā)展的周期波動性 儲能市場發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn) 機(jī)遇與挑戰(zhàn)[1]如無特殊說明,本文中的所有對儲能的描述均為"新型儲能"01 場也步入了飛速發(fā)展的階段。根據(jù)EESA統(tǒng)計，2017-2023全球儲能新增裝機(jī)規(guī)模（GWh）平均增速超過了85%，尤其是在2020年后，呈現(xiàn)出近乎每年翻一番的增長趨勢。2023年全球儲能市場新增裝機(jī)規(guī) 美國APEC其他 6201720182019202色。中國儲能新增裝機(jī)規(guī)模已連續(xù)兩年超過美國，成為全球儲能市場新增占比最高的國家。根據(jù)EESA統(tǒng)計，2023年中國儲能市場新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)到了51GWh，約占全球儲能市場新增裝機(jī)規(guī)模的49%，遠(yuǎn)超美國、歐洲、亞太等其他主要地區(qū)。與此同時，全球儲能市場在近年來也呈現(xiàn)高度集中的趨勢，全球儲能市場1新型儲能是除抽水蓄能以外的儲能形式,其可以改變電力系統(tǒng)即發(fā)即用的傳統(tǒng)運(yùn)營方式,提高系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力。目前常見的新型儲能形式有鋰電儲能、液流電池儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等。新型儲能不僅是助力風(fēng)能、太陽能等間歇性、波動性02 根據(jù)國際能源署（IEA）《全球能源部門2050凈零排放3路線圖》，全球能源部門碳排放主要可以劃分為電力和供熱部門2050凈零排放路線計劃，若要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中全球碳中和的共同目標(biāo)，電力&供熱部門的碳減排是各個國家在未來主要的努力方向，在2030年需要降低到接近于2010年的水平（接近12,000MtCO2)，這也是直接推動全球源網(wǎng)側(cè)儲能發(fā)展的關(guān)鍵因素。 2010202120222030E電力供熱終端消耗其他能源部門+111%92020202120222023源網(wǎng)側(cè)儲能對未來全球能源轉(zhuǎn)型起主要支撐作用，也是各個國家構(gòu)建新型（以新能源為主的）電力系統(tǒng)的重要支柱。在過去全球儲能發(fā)展的過程中，源網(wǎng)側(cè)儲能一直是全球儲能市場的主要增長點(diǎn)，2020-2023年的增速相當(dāng)，呈每一年翻一番的增長態(tài)勢。盡管全球源網(wǎng)側(cè)儲能市場裝機(jī)規(guī)模增速較快，但整體新增規(guī)模占比正在呈逐年遞減的狀03 根據(jù)IEA《全球能源部門2050凈零排放路線圖》，IEA將終端耗能部門的碳減排分為了工業(yè)、住宅、交通三大領(lǐng)域，其中工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能減排是碳中和道路中最重要的方向之一。針對工業(yè)應(yīng)用場景，工商業(yè)儲能近年來處于高增速階段，2021-2023年全球工商業(yè)儲能的年平均增長率達(dá)到了169%。工商業(yè)儲能的主要需求也從最初應(yīng)急備電的剛需，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣ど虡I(yè)節(jié)能減排，高能耗改造，光儲充一體等多元且成熟的商業(yè)場景。工商業(yè)儲能新增裝機(jī)（GWh）7.8+169%2.30.70.42020202120222023澳大利亞85能碳減排的應(yīng)用場景，按照裝機(jī)容量統(tǒng)計，2021-2023年全球戶用儲能市場新增裝機(jī)平均增速達(dá)到了84%。根據(jù)EESA統(tǒng)計，202316澳大利亞8504 機(jī)遇與挑戰(zhàn)中國儲能市場概況05 23.22GW/51.13GWh，同比增長221%；源網(wǎng)側(cè)仍占據(jù)國內(nèi)儲能市場的主要地位，按照裝機(jī)功率統(tǒng)計2023國內(nèi)源網(wǎng)側(cè)新增裝機(jī)占比高達(dá)90%；國內(nèi)儲能在用戶側(cè)應(yīng)用則以工商業(yè)儲能為主，2023新增裝機(jī)（GW）占比達(dá)到了10%，其中99%為工商業(yè)儲能。04.4320192020202數(shù)據(jù)來源：EESA數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)來源：EESA數(shù)據(jù)庫2023年國內(nèi)新能源市場規(guī)模持續(xù)提升，光伏風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)拉動源網(wǎng)側(cè)儲能配置需求同步上漲。根據(jù)中華人民共和國工業(yè)和信息化部及其他專業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2023年國內(nèi)集中式光伏新增5045403525205046260.0%206.0%46260.0%206.0%181.0%217424220192020202300250150100500裝機(jī)120.014GW，同比增長148%，風(fēng)電裝機(jī)45.9GW，同比增長102%。我國風(fēng)光大基地項目建設(shè)持續(xù)發(fā)力，在完成首批約97GW風(fēng)光基地建設(shè)后，后續(xù)還有超過450GW風(fēng)光大基地項目待建。根據(jù)EESA統(tǒng)計，2023年中國源網(wǎng)側(cè)儲能新增裝機(jī)21.46GW/46.40GWh，同比增長近200%，占全國新型儲能新增裝機(jī)的96%，在我國新型儲能裝機(jī)結(jié)構(gòu)中仍據(jù)主06 其中，內(nèi)蒙古、新疆、貴州、山東、圖112023源網(wǎng)側(cè)儲裝機(jī)地域分布湖南、寧夏四地區(qū)裝機(jī)量均超1.5GW，位列前六。2022年9月湖南省發(fā)改委出臺的《關(guān)于開展2022年新能源發(fā)電項目配置新型儲能試點(diǎn)工作的通知》指出，對在2022年12月底前、2023年6月底前實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)運(yùn)行的新型儲能項目，在計算其作為新能源發(fā)電項目配建的容量時，分別按照裝機(jī)容量的1.5、1.3倍計算，這是2023年導(dǎo)致湖南儲能裝機(jī)容量增長較快，且80%的新增裝機(jī)容量都在2023年6月并網(wǎng)運(yùn)行的主要原因。數(shù)據(jù)來源：EESA數(shù)據(jù)庫（注：此圖只顯示裝機(jī)功率在100MW及以上的地區(qū)）2023年我國共發(fā)布源網(wǎng)側(cè)儲能相關(guān)政策236條，其中電力市場政策發(fā)布最多且較2022年有所增加，這也反映了我國電力市場建設(shè)進(jìn)程進(jìn)一步加快；規(guī)劃類政策中，2023年共11個省份出臺了貼”為主的各類補(bǔ)貼也已成為儲能裝機(jī)的核心驅(qū)動。放電補(bǔ)貼其他類49%8%投資補(bǔ)貼13%其他類49%功率補(bǔ)貼8%補(bǔ)貼類10%其他補(bǔ)貼補(bǔ)貼類10%配儲類容量補(bǔ)貼\13%規(guī)劃類容量補(bǔ)貼\13%規(guī)劃類13%營收補(bǔ)貼8%07 2023年是獨(dú)立儲能發(fā)展元年，關(guān)于電力市場、容量補(bǔ)償、容量租賃政策密集出臺，促進(jìn)獨(dú)立儲能盈利路徑拓寬，市場化進(jìn)程進(jìn)一步加快：據(jù)EESA統(tǒng)計，國家及多地政府全年共發(fā)布相關(guān)政策45條，我國電力市場改革取得突破性進(jìn)展。其中，《關(guān)于進(jìn)一步加快電力現(xiàn)貨市場建設(shè)工作的通知》明確了省級、區(qū)域級、省間電力現(xiàn)貨試運(yùn)行時間節(jié)點(diǎn)，為省級電力現(xiàn)貨市場建設(shè)指明了方向；《關(guān)于建立煤電容量電價機(jī)制的通知》通過容量電價補(bǔ)償?shù)男问绞姑弘娀厥找徊糠止潭ǔ杀荆湓陔娫磦?cè)的作用由發(fā)電主力逐漸向保供身份及調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)變，為風(fēng)光逐步讓出市場，進(jìn)而推動儲能裝機(jī)進(jìn)一步提升，成為我國電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型史上的里程碑事件；《內(nèi)蒙古自治區(qū)獨(dú)立新型儲能電站項目實(shí)施細(xì)則（暫行）》按放電量給予電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲能示范項目最高0.35元/千瓦時的容量補(bǔ)償，一定程度上保障儲能固定成本回收。政策驅(qū)動下，我國源網(wǎng)側(cè)儲能逐漸形成了“容量租賃、容量補(bǔ)償、電能量交易、輔助服務(wù)”等多元化的盈利模式。根據(jù)各地政策推進(jìn)速度的差異，其盈利模式略有區(qū)別：地區(qū)容量租賃容量補(bǔ)償電能量市場輔助服務(wù)市場中長期市場現(xiàn)貨市場調(diào)峰一次調(diào)頻二次調(diào)頻黑啟動爬坡備用成熟市場內(nèi)蒙古蒙東蒙西蒙西蒙東√√山西√√√√山東√√√√√√寧夏√√廣東√√√√√河南√√√潛力市場甘肅√×√√新疆√√河北√√√湖南√√√湖北√√浙江√√√廣西√√√√08 部分成熟市場政策出臺密集，獨(dú)立儲能盈利模式更為明確：山東、山西、蒙西等地區(qū)是我國首批電力現(xiàn)貨市場建設(shè)區(qū)域，現(xiàn)貨市場峰谷價差較為可觀，存在一定套利空間，盈利模式以“現(xiàn)貨市場+容量租賃/容量補(bǔ)償+輔助服務(wù)”為主；河南省、寧夏容量租賃市場化程度較高，已有多個項目中標(biāo)，加之調(diào)峰輔助服務(wù)政策出臺，經(jīng)濟(jì)性尚/Wh，儲能系統(tǒng)單價0.8元/Wh，電芯采購單價0.45元/Wh，初始容量80%租賃（降低5%/3年）的情況下，上述地區(qū)均可實(shí)現(xiàn)不同程度盈利。4圖14成熟市場獨(dú)立儲能項目內(nèi)部收益率98765432107,57,06,56,05,55,04,54,03,53,02,52,01,51,00,50,0現(xiàn)階段我國源網(wǎng)側(cè)儲能存在項目利用率不足、成本疏導(dǎo)困難等問題，故“共享模式、收益靈活”的獨(dú)立儲能逐漸成為建設(shè)重點(diǎn)。但獨(dú)立儲能容量租賃難達(dá)預(yù)期、電力市場收益處于較低水平，缺乏穩(wěn)定可持續(xù)的商業(yè)模式依舊是發(fā)展痛點(diǎn)。因此，加快儲能成本疏導(dǎo)將成為政策長期引導(dǎo)方向。隨著我國電力市場改革的不斷深化，現(xiàn)貨、輔助服務(wù)及容量市場成熟度將進(jìn)一步加深，未來獨(dú)立儲能收益呈現(xiàn)“短期靠補(bǔ)從容量補(bǔ)償收益來看，已有多個省份發(fā)布容量補(bǔ)償及其他補(bǔ)貼政策，刺激省內(nèi)儲能裝機(jī)放量，如山西、山東、內(nèi)蒙古；但從2022-2023年底山東政策調(diào)整過程來看，容量補(bǔ)償退坡是確定性趨勢，以容量補(bǔ)償為過渡、以容量市場作為發(fā)展目標(biāo)，在容量資源配置中引入市場競爭，促進(jìn)容量市場化定價將是未來建設(shè)從現(xiàn)貨市場來看，隨著2023年國家發(fā)改委、能源局《關(guān)于進(jìn)一步加快電力現(xiàn)貨市場建設(shè)工作的通知》的發(fā)放，2024年我國區(qū)域電力市場及省內(nèi)現(xiàn)貨市場政策出臺將逐漸密集，浙江、河南、遼寧、江蘇等地現(xiàn)貨市場或?qū)⑷〉猛黄菩赃M(jìn)展；現(xiàn)貨市場還原了電力的商品本質(zhì)，構(gòu)建了由供需決定的電力價格體系，預(yù)計我國現(xiàn)貨市場峰谷價差將逐步擴(kuò)大，促進(jìn)儲能長期收益靈活性。從輔助服務(wù)市場來看，前期我國輔助服務(wù)市場定價均為政策規(guī)定，且初期價格較高；隨著電力輔助服務(wù)市場的發(fā)展，儲能參與輔助服務(wù)市場將呈現(xiàn)出兩大趨勢：輔助服務(wù)種類多樣化、輔助服務(wù)價格市場化。總之，隨著規(guī)?；当炯笆找婺Ｊ酵貙挼碾p輪驅(qū)動下，未來儲能電站投資將由政策驅(qū)動轉(zhuǎn)向市場價值驅(qū)動，促進(jìn)儲能行業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展。近年來，隨著我國能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，分布式光伏迅速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2023年全國新增分布式光伏裝機(jī)約96GW，與此同時，近期，隨著我國分布式光伏大規(guī)模接入電網(wǎng)，光伏發(fā)電消納矛盾更加突出，也給配電網(wǎng)帶來一定壓力，已經(jīng)對當(dāng)?shù)匕l(fā)用電平衡產(chǎn)生較大影響。2023年底，一些地區(qū)已經(jīng)暫?；驎壕彿植际焦夥椖總浒?、建設(shè)和并網(wǎng)。臺區(qū)儲能是指在配電網(wǎng)中，通過安裝儲能設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對電能的儲存和釋放，以平衡電網(wǎng)負(fù)荷和提高供電可靠性的技術(shù)。這種儲能設(shè)備通常安裝在配電變壓器所在的電力配電站或臺區(qū)內(nèi)，用于應(yīng)對配電網(wǎng)中的瞬時負(fù)荷波動和峰值負(fù)荷需求，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，解決分布式光伏消納難題。相較于配電網(wǎng)改造，臺區(qū)儲能可便捷高效解決分布式光伏消納問題，發(fā)展前景廣闊。目前臺區(qū)儲能主要作為分布式新能源開發(fā)過程中的成本項，收益模式有租賃、峰谷套利等，項目經(jīng)濟(jì)性較差，未來或可通過容量補(bǔ)償機(jī)制、參與輔助服務(wù)等形式來保障臺區(qū)儲能收益。09 據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會數(shù)據(jù)，2024年全年全社會用電量9.8萬億千瓦時，同比增長6%左右。預(yù)計2024年新投產(chǎn)發(fā)電裝機(jī)規(guī)模將再超3億千瓦，其中光伏新增裝機(jī)171GW，集中式光伏占比約48%，新增裝機(jī)85.44GW；風(fēng)電新增89GW，新能源發(fā)電累計裝機(jī)規(guī)模將首次超過煤電裝機(jī)規(guī)模。電網(wǎng)側(cè)儲能可支撐電力保供、提升地區(qū)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)力、替代輸變電工程投資，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。根據(jù)電規(guī)總院預(yù)測，支撐電力保供的電網(wǎng)側(cè)儲能在"十四五"后期預(yù)計需求約為25GW；其次，在充分利用火電靈活性改造、抽蓄等常規(guī)調(diào)節(jié)措施的同時，"十四五"后期仍需進(jìn)一步增加新型儲能以提升系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，此部分需求約在15GW左右；再次，在新能源大規(guī)模并網(wǎng)的情況下，還需配置一定規(guī)模的電網(wǎng)側(cè)儲能以緩解配電網(wǎng)壓力，替代輸變電工程投資，預(yù)計此部分需求約為2GW。綜合考慮以上場景，預(yù)計2024-2025期間電網(wǎng)側(cè)儲能裝機(jī)約在40GW以上，儲能時長2-4h。據(jù)近年電網(wǎng)側(cè)儲能裝機(jī)增速及發(fā)展情況來看，EESA預(yù)計2024年電網(wǎng)側(cè)儲能裝機(jī)量約在GWh40090%4843%4420232024E2025E0-5010 進(jìn)新型工業(yè)化，鍛長板，補(bǔ)短板，培育新興產(chǎn)業(yè)，非高載能6第二產(chǎn)業(yè)用電將呈現(xiàn)剛性增規(guī)劃總院數(shù)據(jù)，中國第二、第三產(chǎn)業(yè)用電量在近5年間持續(xù)上漲，截至2023年中國全社會用電量總計92,241億千瓦時，同比增長6.86%，二、三產(chǎn)業(yè)用電量保持逐年增長態(tài)勢。其中第二產(chǎn)業(yè)中高技術(shù)及裝備制造業(yè)的用電表現(xiàn)尤為亮眼，全年用電量同比增長11.3%，超過制造業(yè)整體增長水平3.9個百分點(diǎn)，此外光伏設(shè)備及元器件制造業(yè)用電量同比增長76.因此，在國內(nèi)全面落實(shí)工業(yè)領(lǐng)域及重點(diǎn)行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案，同時避免歐美碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制對國內(nèi)高載能行業(yè)的影響的大背景下，倒逼我國第二、第三產(chǎn)業(yè)需要進(jìn)行節(jié)能以及綠色用能改造。在用電量不斷提升的同時，以工商業(yè)為主的第二、第三產(chǎn)業(yè)需要加速低碳轉(zhuǎn)型，這也進(jìn)一步推進(jìn)了工商業(yè)儲5中國的三次產(chǎn)業(yè)劃分是：第一產(chǎn)業(yè)是指農(nóng)、林、牧、漁業(yè)。第二產(chǎn)業(yè)是指采礦業(yè)，制造業(yè)，電力、熱力、燃?xì)猓ㄖI(yè)。第三產(chǎn)業(yè)是指除第一產(chǎn)11 與此同時，因2021國家取消工商業(yè)目錄銷售電價，推動工商業(yè)用戶進(jìn)入電力市場直接購電，各省電網(wǎng)代理購電價格總體呈持續(xù)上漲趨勢，工商業(yè)業(yè)主安裝光伏意愿大幅加強(qiáng)，自2022年以來工商業(yè)分布式光伏裝機(jī)大幅增長，并于23年維持高增態(tài)勢。根據(jù)EESA統(tǒng)計，2023年我國分布式光伏新增裝機(jī)96.286GW，其中工商業(yè)光伏新增裝機(jī)52.8GW，增長勢頭較猛。結(jié)合工商業(yè)分布式光伏高增和企業(yè)峰谷套利等需求因素，工商業(yè)儲能也在2023年迎來了快速增長。根據(jù)EESA統(tǒng)計，2023年中國用戶側(cè)儲能新增裝機(jī)4.77GWh，同比增長超過200%，而當(dāng)前中國用戶側(cè)儲能主要以工商業(yè)儲能為主（戶用儲能市場微乎其微），且近五年工商業(yè)儲能總體呈上升態(tài)勢。其中2021年因宏觀環(huán)境影響導(dǎo)致工商業(yè)儲能新增裝機(jī)量下降，但22年迅速反彈并于2023年突破GWh規(guī)模，正式進(jìn)入快速發(fā)展階段。8584數(shù)據(jù)來源：EESA數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)來項目備案方面，據(jù)EESA統(tǒng)計，2023年中國工商業(yè)儲能項目備案總數(shù)共計4,666個，規(guī)?？傆?,125MW/4,400MWh。其中浙江省項目備案1,188個領(lǐng)跑全國，廣東、江蘇位列第二、三位，得益于峰谷價差和分時段及補(bǔ)貼政策的支持，使得該三省項目備案數(shù)量占全國約60%，成為2023年工商業(yè)儲能發(fā)展的主舞臺。12 2023年作為中國工商業(yè)儲能快速發(fā)展的一年，離不開國家和各省市及地方的從規(guī)劃、補(bǔ)貼等角度所制定的政策支持。據(jù)EESA統(tǒng)計，2023年中國出臺關(guān)于工商業(yè)儲能的政策共計231條，其中補(bǔ)貼政策共計32條，補(bǔ)貼手段主要分為放電補(bǔ)貼、容量/功率補(bǔ)貼和投資補(bǔ)貼，補(bǔ)貼政策已成為繼峰谷套利后又一推動中國工商業(yè)儲能發(fā)展的有力手段。補(bǔ)貼政策方面，據(jù)EESA統(tǒng)計，2023年中國共10個省份發(fā)布專項補(bǔ)貼鼓勵工商業(yè)儲能發(fā)展。放電補(bǔ)貼中，溫州、蕪湖、深圳等15個地區(qū)按照儲能設(shè)施年放電量給予度電補(bǔ)貼，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.2-0.8元/kWh且補(bǔ)貼年限2-5年不等；容量/功率補(bǔ)貼中，重慶銅梁、浙江永康、江蘇無錫等15個地區(qū)按照儲能設(shè)施容量或功率給予補(bǔ)貼，項目建成并網(wǎng)后一次性給予或三年逐步退坡的補(bǔ)貼，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為100-300元/kW、kWh/年；投資補(bǔ)貼中，浙江平湖、浙江、山西太原等6個地區(qū)按照儲能設(shè)施投資額給予補(bǔ)貼，項目建成后按投資額2%-30%比例給予補(bǔ)貼。上述政策成為工商業(yè)儲能項目重要獲利來源，多模式增厚電站收益，助力投資方降低項目回收期從而降低投資風(fēng)險，極大程度上推動了工商業(yè)儲能在補(bǔ)貼政策覆蓋區(qū)域內(nèi)的發(fā)展進(jìn)度。13 補(bǔ)貼政策涉及地區(qū)放電補(bǔ)貼浙江?。簻刂莓T海、溫州龍崗、金華金東、義烏；廣東?。簴|莞、深圳福田、廣州黃埔；江蘇省：常州、蘇州工業(yè)園區(qū)、無錫；其他：安徽合肥和蕪湖、天津?yàn)I海高新區(qū)、湖南長沙、重慶銅梁；容量/功率補(bǔ)貼浙江省：杭州蕭山、諸暨、溫州甌海區(qū)、嘉善、金華婺城、永康、嵊州；廣東?。赫貞c高新區(qū)、東莞東城街道；其他：重慶兩江新區(qū)和銅梁、四川成都、安徽蚌埠、江蘇無錫高新區(qū)、河南；投資補(bǔ)貼浙江?。浩胶⒑｛}縣、舟山普陀；其他：廣東深圳、山西太原、北京朝陽區(qū)；電價政策方面，2023年以來，中國各地分時電價政策落地且峰谷價差不斷擴(kuò)大，工商業(yè)儲能經(jīng)濟(jì)性逐步凸顯。峰谷價差方面，據(jù)EESA統(tǒng)計，2023年12月全國近80%地區(qū)峰谷價差環(huán)比增從，峰谷電價差超4：1的省份多達(dá)17個，且全年平均峰谷價差超0.7元/kWh省份數(shù)量達(dá)20（單一制1-10kV）和21（兩部制1-10kV)；峰谷時段方面，超20個省份可滿足兩充兩放充放電策略，部分省份為“谷-峰”策略，多數(shù)省份為“谷-峰+平-峰”策略，理論上給予工商業(yè)儲能發(fā)展土壤和盈利 0廣東珠三角五市廣東江門市廣東惠州市海南省湖南省湖北省廣東東西兩翼地區(qū)浙江省江蘇省重慶市廣東粵北山區(qū)河南省黑龍江省遼寧省江西省天津市廣東珠三角五市廣東江門市廣東惠州市海南省湖南省湖北省廣東東西兩翼地區(qū)浙江省江蘇省重慶市廣東粵北山區(qū)河南省黑龍江省遼寧省江西省天津市陜西榆林地區(qū)河北南部蒙東地區(qū)福建省北京市廣西壯族自治區(qū)河北北部新疆維吾爾自治區(qū)青海省甘肅省貴州省14 結(jié)合上述補(bǔ)貼政策及各省峰谷價差情況，當(dāng)前浙江、江蘇和廣東三省工商業(yè)儲能經(jīng)濟(jì)性優(yōu)越，行業(yè)發(fā)展高增。假設(shè)配置1MW/2MWh工商業(yè)儲能系統(tǒng)，變壓器容量滿足儲能充電需求，項目EPC投資成本1.5元/Wh，每天2次充放，年工作天數(shù)300天，充、放電效率95%且其他裝置效率98%，電池衰減2%/年，系統(tǒng)每年運(yùn)維費(fèi)率2%，相應(yīng)稅率及折現(xiàn)考慮在內(nèi)，僅考慮峰谷套利的測算下，廣東省珠三角五市項目IRR17%（項目回收期5年），浙江省項目IRR11%（項目回收期7年），江蘇省項目IRR15%（項目回收期6年），具備優(yōu)越經(jīng)濟(jì)性。市場空間方面，雖然現(xiàn)階段工商業(yè)儲能市場情緒仍高于實(shí)際需求，且工商業(yè)儲能項目的推動仍存在諸多因素牽制（如場地、變壓器容量、價格不確定性及安全問題等但未來隨著成本下降、市場運(yùn)作機(jī)制相應(yīng)成熟后，已有的存量廠房和園區(qū)疊加更多新的應(yīng)用場景將會為工商業(yè)儲能提供更大市場空間。一方面，目前我國存量工業(yè)、商業(yè)竣工面積分別為67、34億平米，且每年新增工業(yè)、商業(yè)竣工面積分別為5、2.5億平米，以5%-6%進(jìn)度開發(fā)存量屋頂且以20%-30%進(jìn)度開發(fā)新增屋頂并以配儲比例8%計算，預(yù)計2024年和2025年工商業(yè)儲能裝機(jī)分別為4.8GW和6.15GW；另一方面，全國商業(yè)綜合體近3W個，此類新型應(yīng)用場景也將為工商業(yè)儲能裝機(jī)帶來新的空間。15 政策方面，關(guān)于峰谷價差方向，現(xiàn)雖已出現(xiàn)個別省份峰谷價差有所減少的情況，但因我國當(dāng)前仍需通過峰谷價差和時段來引導(dǎo)負(fù)荷側(cè)的用電習(xí)慣，且當(dāng)前工商業(yè)儲能仍靠峰谷套利盈利，短期內(nèi)峰谷價差并不會出現(xiàn)大幅度降低；關(guān)于峰谷時段方向，現(xiàn)河南省因分布式光伏消納問題已調(diào)整峰谷時段使得該地區(qū)只能滿足一充一放策略，未來全國一充一放或成大趨勢。綜上，峰谷價差降低疊加兩充兩放策略變?yōu)橐怀湟环牛ど虡I(yè)儲能以現(xiàn)階段模型測算的盈利性將大幅下降，但未來隨著電力現(xiàn)貨市場的全面開啟，工商業(yè)儲能通過虛擬電廠進(jìn)行電力現(xiàn)貨交易、需求側(cè)響應(yīng)和提供輔助服務(wù)或?qū)⒊蔀槔^峰谷套利后另一盈利方向。商業(yè)模式方面，目前共有四種商業(yè)模式，分別為合同能源管理、融資租賃+合同能源管理、業(yè)主自投以及純租賃模式。當(dāng)下工商業(yè)儲能仍處發(fā)展早期，初始投資過高所帶來的資金壓力和對于設(shè)備存在的安全顧慮削弱了業(yè)主自投的意愿度，而在合同能源管理模式下無需業(yè)主自投且投資方和業(yè)主方均可獲得儲能收益，此外再引入融資租賃方可進(jìn)一步降低能源服務(wù)商的資金壓力，故當(dāng)前主要以合同能源管理和融資租賃模式成為主流。在未來發(fā)展到主流階段，工商業(yè)儲能的性能、安全和價值均已得到市場充分認(rèn)可的時候，業(yè)主將不再存在投資決策壓力，同時純租賃模式的動態(tài)擴(kuò)容和輕資產(chǎn)運(yùn)營的優(yōu)勢更適用于用電企業(yè)臨時增加儲能的需求，故在未來業(yè)主自投和融資租賃的模式將占比更高。盈利模式方面，雖工商業(yè)儲能有峰谷套利、需量管理、需求側(cè)響應(yīng)和提供輔助服務(wù)等盈利模式，但現(xiàn)階段峰谷套利仍是最主要盈利來源，而未來虛擬電廠將為工商業(yè)儲能增厚利潤又一途徑，或成為主要盈利來源。未來受一充一放策略和峰谷價差變動影響，峰谷套利所帶來的利潤呈現(xiàn)不穩(wěn)定性，但隨著虛擬電廠的不斷發(fā)展以及我國各省電力現(xiàn)貨市場的不斷開啟，作為虛擬電廠重要的聚合資源將按照虛擬電廠所制定的策略參與到電力現(xiàn)貨交易中，同時仍可提供輔助服務(wù)和需求側(cè)響應(yīng)，并與虛擬電廠進(jìn)行利潤分成，實(shí)現(xiàn)新的盈利模式。未來潛力市場方面，綜合考慮充放電策略、峰谷價差、政策補(bǔ)貼和工業(yè)發(fā)展情況，預(yù)計安徽、湖北和湖南三省的工商業(yè)儲能在未來具備較大發(fā)展?jié)摿?。首先，安徽、湖北和湖南三省具備兩充兩放條件；其次，安徽、湖北和湖南三省可再生能源發(fā)電占比和第三產(chǎn)業(yè)占比較高，因此日間能量供需錯配且日內(nèi)負(fù)荷曲線波動較大，在此背景下分時電價機(jī)制存在一定可持續(xù)性；再次，安徽和湖南兩省均于2023年發(fā)布工商業(yè)補(bǔ)貼政策用以推動項目落地和行業(yè)發(fā)展；最后，安徽、湖北和湖南三省分別擁有超2萬家規(guī)上工業(yè)企業(yè)，完全具備工商業(yè)儲能發(fā)展所依賴的工業(yè)基礎(chǔ)。綜上，現(xiàn)階段廣東、浙江和江蘇三省為工商業(yè)儲能較為成熟的發(fā)展市場，未來安徽、湖北和湖南三省將成為江、浙、粵外具備發(fā)展?jié)摿Φ氖袌觥?6 機(jī)遇與挑戰(zhàn)碳中和背景下儲能技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展趨勢17 儲能系統(tǒng)集成技術(shù)對于儲能應(yīng)用具有重要意義。從應(yīng)用角度出發(fā)，電池、PCS等設(shè)備能夠以集成系統(tǒng)為單元，統(tǒng)一接受上層能量管理系統(tǒng)的調(diào)度與控制，上層能量管理系統(tǒng)不必協(xié)調(diào)底層設(shè)備的運(yùn)行與控制，即可實(shí)現(xiàn)彼此間控制范圍與時間尺度上的清晰劃分。從設(shè)備研制角度出發(fā)，儲能系統(tǒng)集成技術(shù)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備與應(yīng)用領(lǐng)域的銜接，為設(shè)備的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和低成本提供保障。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，儲能系統(tǒng)集成技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和迭代。目前，儲能系統(tǒng)集成的技術(shù)路線主要包括集中式、分布式、智能組串式、高壓級聯(lián)和集散式。其中，集中式儲能系統(tǒng)主要適用于低壓大功率場景，通過電池多簇并聯(lián)后與PCS相連，實(shí)現(xiàn)大功率、高效率的能源儲存和輸出。分布式儲能系統(tǒng)則更適用于低壓小功率場景，每一簇電池都與一個PCS單元連接，實(shí)現(xiàn)小功率、分布式的能源儲存和管理。智能組串式儲能系統(tǒng)則基于分布式儲能系統(tǒng)架構(gòu)，通過電池模組級能量優(yōu)化、電池單簇能量控制等創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)的高效應(yīng)用。高壓級聯(lián)式儲能系統(tǒng)則直接將電池單簇逆變接入高壓電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大容量、高效率的能源儲存和輸出。集散式儲能系統(tǒng)則通過直流側(cè)多分支并聯(lián)和DC/DC變換器等方式，實(shí)現(xiàn)電池的隔離和匯集，提高系統(tǒng)的可靠性和效率。從當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展趨勢來看，交直流一體化儲能系統(tǒng)、高壓級聯(lián)式儲能系統(tǒng)和站房式儲能系統(tǒng)有望在儲能系統(tǒng)中得到更廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)中，電池直流艙與PCS交流艙是相互獨(dú)立的，電池單元與PCS設(shè)備到項目場地后再進(jìn)行并網(wǎng)測試。交直流一體方案，通過將以電池單元為核心的直流系統(tǒng)與以PCS為核心的交流系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)一體融合，不僅結(jié)構(gòu)更優(yōu)更簡，而且整個儲能系統(tǒng)的性能、效率、安全均得到提升。在性能方面，交直流一體方案可實(shí)現(xiàn)電池的簇級管理，解決電池不一致性的短板效應(yīng)、減少了轉(zhuǎn)化層級，同時可提高能量轉(zhuǎn)換效率，減少故障損失率。交直流一體方案在儲能系統(tǒng)全生命周期中整體提升了電池放電量。與傳統(tǒng)DCDC+集中式PCS兩級轉(zhuǎn)化相比，交直流一體方案也減少了轉(zhuǎn)化層級，使系統(tǒng)循環(huán)效率RTE得到提升。在交付方面，交直流一體化儲能系統(tǒng)可以在工廠內(nèi)完成裝配，免去現(xiàn)場PCS安裝、直流接線、通訊測試、充放電測試四大環(huán)節(jié)，做到到站即并網(wǎng)、節(jié)約工期，大幅提升項目施工效率。在安全方面，交直流一體化儲能系統(tǒng)的電池與PCS間采用標(biāo)準(zhǔn)化短線纜連接，并內(nèi)置于全液冷散熱空調(diào)房，可大大降低拉弧風(fēng)險，且無需直流防雷，從而大大提高儲能系統(tǒng)的安全性。l18l 高壓級聯(lián)技術(shù)是一種在儲能系統(tǒng)中應(yīng)用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)勢在于能夠直接輸出高壓，無需經(jīng)過變壓器。高壓級聯(lián)技術(shù)在減小系統(tǒng)損耗、提高效率的同時，降低土地建設(shè)施工成本，提高單位建設(shè)面積的能量密度。高壓級聯(lián)式儲能系統(tǒng)和低壓并聯(lián)分布式儲能系統(tǒng)方案相比，省去工頻變壓器，提高運(yùn)行效率，整體工作效率可達(dá)到98%以上。并且由于省去工頻變壓器和分布式儲能電站儲能變流器（DC/AC變換器），可以實(shí)現(xiàn)直掛于中高壓電網(wǎng)，減小占地約20%。另外，由于高壓級聯(lián)技術(shù)無需使用變壓器表現(xiàn)出整體成本優(yōu)勢，可以節(jié)省一部分設(shè)備成本，同時減小了系統(tǒng)損耗，降低了運(yùn)行成本。雖然高壓級聯(lián)技術(shù)在單體設(shè)備投入方面可能略高于傳統(tǒng)技術(shù)，但因其運(yùn)行效率高、損耗小等優(yōu)勢，總體成本仍然具有競爭力。并且，高壓級聯(lián)式儲能系統(tǒng)可通過一套裝備實(shí)現(xiàn)“傳統(tǒng)儲能變流器+無功補(bǔ)償SVG”兩套裝置的功能，同時提供有功支撐和無功調(diào)節(jié)，為系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動慣量，減少了無功補(bǔ)償SVG裝置的投資和工程建設(shè)成本，在大容量情況下具有目前，典型的鋰離子電池儲能系統(tǒng)多采用分散式布置方式，面臨建設(shè)成本高、運(yùn)維難度大、環(huán)境兼容性差等問題。在單體儲能系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大的背景下，上述問題愈發(fā)凸顯。開發(fā)具備低建設(shè)成本、低運(yùn)維難度及低環(huán)境依賴性的高效儲能系統(tǒng)迫在眉睫。站房式儲能系統(tǒng)集成技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，是一種將電池系統(tǒng)等儲能核心設(shè)備放置在建筑物內(nèi)的儲能集成方式。站房式儲能系統(tǒng)集成技術(shù)具有占地面積小、建造成本低、設(shè)備統(tǒng)籌管理方便等技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，在空間利用率、運(yùn)維操作友好性等方面優(yōu)于預(yù)制艙布置方式。同時，站房式儲能系統(tǒng)集成技術(shù)具有更好的隔熱效果，有利于降低系統(tǒng)熱管理損耗，提高電站綜合效率。采用站房式儲能路線可實(shí)現(xiàn)對站內(nèi)設(shè)備的集約化高效利用和統(tǒng)籌管理，進(jìn)一步降低設(shè)備成本，在大容量電池儲能領(lǐng)域應(yīng)用前景廣儲能集成技術(shù)具有迭代速度快、多專業(yè)融合度高的特點(diǎn)?？傮w來看，以上三種技術(shù)作為先進(jìn)的儲能系統(tǒng)集成技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿?。雖然這些技術(shù)也存在一些潛在問題需要在實(shí)際應(yīng)用中加以解決和完善，例如對系統(tǒng)布局和組裝的要求較高、單個電池的絕緣性能要求變高等。但是，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的不斷拓展，它們將成為儲能系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢之一。在雙碳目標(biāo)指引下，儲能集成技術(shù)將不斷適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的特征和需求，系統(tǒng)化構(gòu)建滿足調(diào)峰、調(diào)頻、應(yīng)急響應(yīng)等場景的“三電架構(gòu)”，加強(qiáng)對新型電力系統(tǒng)的支撐能力，成為實(shí)現(xiàn)能源科技革命的重要保障。19 隨著可再生能源滲透率的不斷提升，為了保證新型電力系統(tǒng)的的長期穩(wěn)定性，所需配置儲能的時長將越來越長，長時儲能的需求將在未來的電力系統(tǒng)中不斷催生。伴隨儲能系統(tǒng)時長走向4小時、8小時，單體儲能電站的電量也將從百M(fèi)Wh邁向GWh時代。以1GWh的儲能電站為例，使用24年新進(jìn)入市場的314Ah電芯，整個電站需要監(jiān)控和管理的電芯數(shù)量達(dá)到100萬顆。巨量的電芯，從電芯的監(jiān)控管理，到單個儲能產(chǎn)品的監(jiān)控管理，再到整個電站的監(jiān)控管理，都帶來極大挑戰(zhàn)。集成度更高、一致性更好的電芯是解決路徑之一，提升電芯Ah數(shù)成為行業(yè)發(fā)展共識。2020年，寧德時代將280Ah電芯引入電力儲能市場，71173尺寸平臺成為當(dāng)前行業(yè)的不二選擇。2023年，多家電芯廠家相繼發(fā)布314Ah電芯，“單芯一度電”。71173平臺完成了第一次行業(yè)升級，電芯走進(jìn)了300Ah+時代。匹配液冷技術(shù)，推動儲能系統(tǒng)進(jìn)入了單柜5MWh時代，大幅降低了儲能系統(tǒng)的CAPEX。與此同時，電芯廠家仍在關(guān)注基于71173平臺的電量升級，持續(xù)降低電芯和儲能系統(tǒng)的Wh成本。瑞浦蘭鈞的問頂系列320Ah、345Ah，海辰儲能、鵬輝能源、楚能新能源的320Ah，部分廠家還在開發(fā)350Ah電芯。然而，盡管300Ah+大容量電池不斷，但這些嘗試并未真正滿足儲能場景的快速變化。為了實(shí)現(xiàn)電芯瓦時成本的進(jìn)一步降低，不少廠家正在嘗試突破現(xiàn)有尺寸。蜂巢能源的L500型325Ah電力儲能專用電芯、捷威動力360Ah磷酸鐵鋰方形儲能電芯、?；履茉?75Ah大容量儲能電芯、雄韜股份的580Ah儲能鋰電池、億緯鋰能的Mr.BIG628Ah電芯，以及海辰儲能的長時儲能專用電芯MIC1130Ah。大電芯紛紛指向以更低的瓦時成本、更高的集成度且滿足電網(wǎng)側(cè)儲能系統(tǒng)20年的運(yùn)營需求。得益于能量密度的提升，大電芯在電芯、系統(tǒng)集成、產(chǎn)線投資方面都大幅降低投資成本。電芯重新設(shè)計了電芯本體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)配方，內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的大量簡化，結(jié)合正負(fù)極配方的提升，促進(jìn)電芯單瓦時成本的降低；制造方面，單位時間內(nèi)電芯的產(chǎn)能效率提升1-3倍，降低產(chǎn)線的單瓦時投資與電芯的制造成本；系統(tǒng)集成方面，電芯數(shù)量的大幅減少，顯著降低了高壓盒、線束等零部件的數(shù)量，同時為安裝效率的提升提供可能。降本增效的同時減少故障點(diǎn)，提高儲能系統(tǒng)可靠性。大電芯帶來儲能系統(tǒng)產(chǎn)品的能量密度的提升，大幅降低項目占地面積，吊裝系統(tǒng)的數(shù)量。使用大電芯可以將20尺儲能標(biāo)準(zhǔn)柜的電量提升到6MWh。相比使用280Ah電芯的20尺單箱3.44MWh儲能系統(tǒng)，能量密度、單位面積電量提升了45%。以50MW/200MWh的儲能電站為例，使用大電芯的儲能系統(tǒng)，能夠減少43%集裝箱數(shù)量和40%的占地面積。對于集中式儲能系統(tǒng)，大電芯通過減少了并聯(lián)的電芯組串?dāng)?shù)量，減少并聯(lián)適配木桶效應(yīng)帶來的可用電量衰減問題，確保系統(tǒng)層級的長壽命使用，增加全生命周期的總放電量，保證儲能項目的高盈200MWh電站電芯數(shù)量PCS數(shù)量儲能柜數(shù)量排列組合產(chǎn)品蜂巢能源海基新能源雄韜股份億緯鋰能海辰儲能規(guī)格325Ah375Ah580Ah628Ah1130Ah50045352346580厚度mm2136071717520 疊片工藝是大電芯寬薄化的必選制造工藝。280Ah電芯使用卷繞工藝，使用2個卷芯在71173平臺下實(shí)現(xiàn)280Ah。繼續(xù)增加體積提升電芯單體電量，卷繞工藝的弱點(diǎn)將被放大，例如極耳變形、圓弧角處應(yīng)力集中、膨脹力、電解液浸潤、電流密度均勻性等。Z字折疊的疊片工藝，由于無圓弧設(shè)計，解決了極耳變形、圓弧角應(yīng)力集中，以及由此引出的更大膨脹力問題。因此，疊片工藝賦能大電芯降低故障率。在生產(chǎn)節(jié)拍方面，疊片工藝慢與卷繞，但是，大尺寸極片將平衡此問題。隨著電芯尺寸往寬度擴(kuò)展，一方面大JR卷繞對于卷繞效率的提升要求更苛刻，影響卷繞良率和效率；另一方面疊片工藝1次極片尺寸相當(dāng)于卷繞電芯動作2~4次，將大幅提升疊片效率，結(jié)合良率的提升，實(shí)現(xiàn)低節(jié)拍高產(chǎn)除此之外，使用疊片工藝能為電芯隔膜提供4個方向的浸潤，縮短注入電解液后的靜置時間，提高電芯生產(chǎn)效率。疊片工藝下還可使用全極耳設(shè)計，帶來更高的電流密度均勻性，從而提升大電芯的電流承載能力。綜上所示，疊片是現(xiàn)階段匹配大電芯的最優(yōu)選擇之一。進(jìn)一步提升疊片生產(chǎn)節(jié)拍、增大疊片尺寸、提升制造良率是充分兌現(xiàn)大電芯成本、性能優(yōu)勢，提高產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的方此外，安全是電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)健康、高質(zhì)量發(fā)展的基石。溫度是電芯安全運(yùn)行的首要參數(shù)。為了攻克大電芯的高產(chǎn)熱所帶來的安全挑戰(zhàn)，采用低粘高導(dǎo)電解液，降低液相阻抗；多元摻雜磷酸鐵鋰正極和低表面缺陷石墨負(fù)極，減少熱效應(yīng)、提升熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；低直流內(nèi)阻（DCR更新的電芯結(jié)構(gòu)，提升電芯隔膜與電芯殼體之間的散熱通道特性；都是各個電芯廠家提高大電芯自身安全性的技術(shù)手段。隨著碳酸鋰價格恢復(fù)常態(tài)，儲能系統(tǒng)的價格競爭日益白熱化。大電芯的成本優(yōu)勢對儲能系統(tǒng)在價格戰(zhàn)之下集成更多技術(shù)要素，為客戶和產(chǎn)業(yè)帶來更多價值提供了可能。EIS電化學(xué)阻抗譜和高精度狀態(tài)觀測是BMS的重要發(fā)展方向。單電芯內(nèi)置先進(jìn)BMS的方案，只有通過超大電芯才能在空間、性能和成本之間求得最優(yōu)解。集成在電芯內(nèi)部的BMS方案不僅能提升BMS的檢測精度、還增加了BMS的檢測維度?；跔顟B(tài)觀測模型的數(shù)字孿生技術(shù)，將大幅提升從電芯到系統(tǒng)的預(yù)測性維護(hù)準(zhǔn)確度。儲能系統(tǒng)的循環(huán)效率RTE[循環(huán)效率（Round-tripEfficiency，RTE）：考慮充放電時的設(shè)備損耗及自耗電后，電池充滿狀態(tài)下AC端放出的全部電量與AC端充滿所需的電量之比。]是客戶價值最為重要的指標(biāo)之一。在儲能系統(tǒng)不間斷工作的20年，維持高RTE是整個行業(yè)致力的方向。隨著電芯越做越大，傳統(tǒng)的均衡技術(shù)不再奏效。大電芯大幅降低了電芯的瓦時成本，為下一代主動均衡技術(shù)導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)擠壓出成本空間。通過使用高效高密、高可靠的電力電子技術(shù)，配合超大電芯優(yōu)越的熱21 均衡能力和制造端不斷提升的產(chǎn)品一致性。光儲同壽，在大電芯儲能系統(tǒng)與客戶相伴的后10年，能夠始終維持高RTE，在千行百業(yè)中，自始至終為客戶創(chuàng)造最大的價值。作為電網(wǎng)支撐、新能源消納的重要支撐，未來電化學(xué)儲能必將配合風(fēng)光發(fā)電在祖國的碳中和事業(yè)中發(fā)揮重要角色，大電芯已經(jīng)成為電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量繁榮發(fā)展的重要產(chǎn)品技術(shù)方向，其將在未來為整體儲能行業(yè)帶來根本性的變革。隨著能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展，從鋰離子電池到光伏發(fā)電再到儲能系統(tǒng)，鈉離子電池被視為下一個有潛力的技術(shù)。盡管鈉離子電池具有較低的能量密度，但其成本優(yōu)勢、安全性和高低溫性能為其帶來了潛在的應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段，商業(yè)化鈉離子電池使用的負(fù)極材料都是硬碳，且三類主要正極材料都已經(jīng)有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的例子。英國的Faradion公司、中國的中科海鈉公司都開發(fā)出了具有較高比容量的層狀氧化物正極材料，由其構(gòu)成的全電池甚至可以超過鋰離子電池中的磷酸鐵鋰電池。聚陰離子類的快離子導(dǎo)體以及PBA類材料的正極材料能量密度低一些，但卻可以實(shí)現(xiàn)極高的功率密度，適用于高功率輸出設(shè)備的需求。美國的NovasisEnergies、隸屬于斯坦福的NatronEnergy公司則成功開發(fā)出了以PBA為正極的的鈉離子電池。目前國內(nèi)部分領(lǐng)先廠家已有針對層狀氧化物體系的鈉離子電池已經(jīng)量產(chǎn)下線，并用于鈉離子儲能電站（鵬輝&青島北岸控股大數(shù)據(jù)中心5MW/10MWh鈉離子儲能電站示范項目）及各類儲能項目中，這也是鈉離子電芯在北方儲能電站的大規(guī)模應(yīng)用，標(biāo)志著鈉離子電芯正式導(dǎo)入市場，進(jìn)入規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用階段，對于鈉電產(chǎn)業(yè)化具有標(biāo)志性意義。l22l 此外，聚陰離子在能效、循環(huán)壽命、安全性等性能具有突出優(yōu)勢，并已經(jīng)具備成熟的電池制備技術(shù)。不過，受限于目前聚陰離子材料原料供應(yīng)、成本和能量密度問題，聚陰離子的產(chǎn)業(yè)化道路發(fā)展相對層狀氧化物較慢。不管是層狀氧化物還是聚陰離子，面對碳酸鋰價格的下滑，這兩大技術(shù)路線可能都會受到一些沖擊和影響，主要原因在于鈉離子電池目前的性價比無法體現(xiàn)出來。整個產(chǎn)業(yè)仍然處于推廣期，正負(fù)極材料性能仍有待進(jìn)一步優(yōu)化，規(guī)?；?yīng)尚未能形成，電芯成本仍然較高。不過，鈉電具有自身獨(dú)特的電化學(xué)特性，尤其是低溫放電特性和高倍率特性優(yōu)異，能適配寒冷地區(qū)的應(yīng)用需要，存在差異化競爭的可能性。鈉離子電池是基于鈉資源豐富、成本低的特性而受到關(guān)注，盡管在能量密度和循環(huán)壽命等方面不及鋰電池，但其在安全性和高低溫性能上有優(yōu)勢。鈉離子電池的工作原理和鋰電池類似，但正負(fù)極材料、電解液等不同，使其具有更高的安全性和優(yōu)異的高低溫性能。但目前不管是性能還是成本，在現(xiàn)階段鈉電相比鐵鋰都會有一定的差距，隨著鈉電材料的逐步成熟，規(guī)?；?yīng)形成，性能和成本將會得到有效改善，這有助于鈉電的競爭力的體現(xiàn)。針對于層狀氧化物和聚陰離子的應(yīng)用場景，則需要根據(jù)產(chǎn)品的性能特性來做選擇。如層狀氧化物的能量密度會比聚陰離子高一些，循環(huán)壽命和能量密度均比鉛酸電池要好，一旦規(guī)?；杀窘档秃?，在低速車、啟停領(lǐng)域可能會率先應(yīng)用。其中，啟停電源的裝置靠近發(fā)動機(jī)，溫度很高，長期高溫環(huán)境下對鈉電也是一個考驗(yàn)。聚陰離子因其高能效、循環(huán)性能優(yōu)異、安全性好等特點(diǎn)，主要面向儲能端應(yīng)用。鈉離子電池在基站電池方面的應(yīng)用也比較合適，比如在西北、東北等地區(qū)，基站會有小房間，能解決充電的問題。此外，隨著換電廠家，兩/三輪車廠家對鈉電的關(guān)注逐漸增加，鈉離子電池在兩輪車、三輪車、換電、共享電單車等領(lǐng)域也有望率先突破應(yīng)用，其中，鈉電在共享電單車的需求量甚至?xí)葥Q電還要大。因此，國內(nèi)鈉離子電池尚處于初期發(fā)展階段，成本問題依然是最制約鈉電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的因素之一。盡管其預(yù)期成本優(yōu)勢明顯，但由于產(chǎn)業(yè)化程度不高，需要產(chǎn)業(yè)鏈完善后方可發(fā)揮其優(yōu)勢。同時，在新能源汽車電池需求不斷增長和儲能領(lǐng)域需求提升的情況下，鈉離子電池仍受能量密度限制，應(yīng)用場景仍較為受限，需要更多的政策和產(chǎn)業(yè)支持。23 儲能變流器國家《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016–2030)》明確提出非化石能源占比在2020年、2030年及2050年分別達(dá)到15%、20%及50%以上。隨著光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源和以新能源電動汽車為代表的新型負(fù)荷通過電力電子變換設(shè)備大規(guī)模接入電網(wǎng)，由此導(dǎo)致的高比例可再生能源和高比例電力電子設(shè)備的“雙高”特性為新型電力系統(tǒng)的主要特征之一，我國新型電力系統(tǒng)也將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：1）高比例可再生能源接入：新能源占比的不斷提高，其間歇性、隨機(jī)性、波動性特點(diǎn)快速消耗電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源。未來，新能源大規(guī)模高比例發(fā)展對系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提出了巨大需求，但調(diào)節(jié)性電源建設(shè)面臨諸多約束，區(qū)域性新能源高效消納風(fēng)險增大，制約新能源高效利用。2）高比例電力電子設(shè)備接入：伴隨風(fēng)、光等可再生能源大量接入，電力電子發(fā)電設(shè)備在電力系統(tǒng)中占比不斷提升，由于可再生能源發(fā)電與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的控制特性差異、電網(wǎng)中諸多電力電子設(shè)備控制方案不同，低慣量、低阻尼、弱電壓支撐已成為新型電力系統(tǒng)的顯著特征。同時，輸電側(cè)的換流站和潮流控制(如統(tǒng)一潮流控制器，靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器)、用電側(cè)的充電樁等電力電子設(shè)備大量接入進(jìn)一步增加了電網(wǎng)復(fù)雜性，對電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提出新挑戰(zhàn)。3）高比例特高壓直流輸電：我國能源生產(chǎn)、消費(fèi)呈現(xiàn)逆向分布，風(fēng)、光能源大基地、大水電、大核電等集約化開發(fā)主要集中在西南、西北、東北、華北地區(qū)電力負(fù)荷中心主要集中在中東部地區(qū)，以特高壓為骨干網(wǎng)架的大容量、遠(yuǎn)距離能源輸送大通道建設(shè)全面加速，不斷深化“西電東送”擴(kuò)大“北電南送”的能源配置格局。大容量遠(yuǎn)距離能源輸送通道下，由嚴(yán)重故障引發(fā)的局部電網(wǎng)間解列會引起全網(wǎng)功率大范圍轉(zhuǎn)移。目前特高壓直流母線電壓高達(dá)±1100KV，當(dāng)發(fā)生換相失敗、直流閉鎖，導(dǎo)致功率不平衡、瞬時過電壓等問題時會增加系統(tǒng)頻率和電壓失穩(wěn)風(fēng)險，對變流設(shè)備性能如慣量支撐、頻率支撐、電壓支撐提出更高要求。4）發(fā)電系統(tǒng)異常失電時通常是通過柴油機(jī)給變壓器建立勵磁，相對成本高，需要變流器可以自行完成交流電壓的建立，為主發(fā)電單元提供所需要的勵磁，甚至需要發(fā)電單元能自行組建電網(wǎng)。因此需要提前應(yīng)對分布式電源滲透率逐步提高和源網(wǎng)荷儲靈活互動的需要，推進(jìn)變流器并網(wǎng)及電壓協(xié)調(diào)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)配電網(wǎng)大規(guī)模分布式電源有序接入、靈活并網(wǎng)和多種能源協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度，推動提升發(fā)配電網(wǎng)運(yùn)行效能勢在必行。其中變流器并網(wǎng)及電壓協(xié)調(diào)控制技術(shù)尤為關(guān)鍵。并網(wǎng)變流器控制技術(shù)隨著新能源的發(fā)電網(wǎng)跟隨階段（Grid-following，GFL）:2005年以前新能源滲透率相對較低，此時電網(wǎng)的短路容量比(ShortCircuitRatio，SCR)相對較高，新能源對其影響相對較小,故電網(wǎng)對并網(wǎng)變流器沒有提出更高需求,只需要跟蹤電網(wǎng)的電壓、相位以控制變流器的能量輸出，控制相對簡單，不足之處是它需要依賴于穩(wěn)定的電網(wǎng)，無法應(yīng)對電網(wǎng)的擾動。如圖3.1所示，跟網(wǎng)型變流器表現(xiàn)為并聯(lián)高阻抗的可控電流源，P*和Q*分別表示變流器輸出有功功率和無功功率參考值。24 儲能變流器電網(wǎng)支撐階段（Grid-support，GST）:2005-2020年，以光伏和風(fēng)電為代表的新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，導(dǎo)致新能源滲透率相對較高，個別地區(qū)超過20%，此時電網(wǎng)的短路容量比(ShortCircuitRatio，SCR)逐步下降，新能源對其影響較大。因此必須考慮各種運(yùn)行狀態(tài)下電網(wǎng)故障時變流器對電網(wǎng)的支撐作用，主要包括穩(wěn)態(tài)電壓控制和動態(tài)無功支撐，如自動發(fā)電控制壓穿越(LowVoltageRideThrough,LVRT),在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)跌落時變流器需要發(fā)出無功功率，支撐電網(wǎng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，不能脫離電網(wǎng)，如圖3.2所示電網(wǎng)故障時，變流器需要持續(xù)運(yùn)行并發(fā)出對應(yīng)無功支撐電網(wǎng)。后，光伏等新能源更大規(guī)模接入電網(wǎng)，導(dǎo)致新能源滲透率較高，個別地區(qū)超過60%，此時電網(wǎng)的短路容量比(ShortCircuitRatio，SCR)將大幅降低，甚至個別地區(qū)SCR低于1.5，由于新能源固有的間歇性、隨機(jī)性和波動性導(dǎo)致其對電網(wǎng)影響極大，因此變流器不僅僅只是需要其支撐電網(wǎng)，還必須一同構(gòu)建電網(wǎng)。特別是2050年后，新能源滲透率將全面超過50%，同步發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)系統(tǒng)的占比過低，發(fā)電單元主要由電力電子變流器構(gòu)成，此時必須考慮變流器工作在電壓源模式來構(gòu)建電網(wǎng)，尤其是VSG技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，將使變流器逐步具備同步電機(jī)的發(fā)電特性，進(jìn)一步保證電網(wǎng)穩(wěn)定。為了保證未來電力電子高滲透率(甚至100%滲透率)下新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要將其中部分變流器控制成電壓源而非電流源。雖然在不同文獻(xiàn)中，構(gòu)網(wǎng)型變流器控制架構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)有所差別，但它們均遵循著相同的本質(zhì),即：1)將變流器控制成電壓源而非電流源。2)通過控制變流器自身輸出功率(或直流電壓)而非僅采樣外部交流電網(wǎng)電壓來實(shí)現(xiàn)同步。上述兩條核心控制思想保證了構(gòu)網(wǎng)型變流器可以在不依賴外界交流系統(tǒng)的情況下，自行構(gòu)建交流側(cè)輸出電壓，以便交流電力系統(tǒng)在正常、干擾、緊急情況下均能運(yùn)行。因此構(gòu)網(wǎng)型變流器可以孤島運(yùn)行，也可以接入極弱電網(wǎng)運(yùn)行。如圖3.3所示為構(gòu)網(wǎng)型變流器等效圖。由于上述優(yōu)勢，構(gòu)網(wǎng)型變流器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用在近年來得到了廣泛的關(guān)注。25 儲能變流器在廣西北海北部灣中部，坐落著“中國最美海島之一”潿洲島，這里的民生和生產(chǎn)用電主要來自燃?xì)?、余熱、光伏等清潔能源。由于高比例新能源的接入，以及不與大電網(wǎng)相連。潿洲孤網(wǎng)不僅要解決電壓頻率波動、慣量不足等問題，還需要在發(fā)生失電情況時，依靠“黑啟動”快速恢復(fù)供電，在黑啟動中作為電壓源，構(gòu)建獨(dú)立穩(wěn)定的系統(tǒng)電壓，是構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)必要要求。由中國海油建設(shè)的全球首個海上構(gòu)網(wǎng)型儲能項目——潿洲島5MW/10MWh儲能電站成功投運(yùn)，借助陽光電源的構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)，解決了以上難題，打造出中國首個源網(wǎng)荷儲一體、多能互補(bǔ)的海上油田群智慧電力系統(tǒng)。儲能電站(系統(tǒng))在電網(wǎng)中的應(yīng)用目的主要考慮“負(fù)荷調(diào)節(jié)、配合新能源接入、彌補(bǔ)線損、功率補(bǔ)償、提高電能質(zhì)量、孤網(wǎng)運(yùn)行、削峰填谷”等幾大功能應(yīng)用。潿洲電網(wǎng)接入風(fēng)光新能源發(fā)電系統(tǒng)后，為原來穩(wěn)定的燃?xì)馔钙诫娫聪到y(tǒng)增加了可變因素，需同時配套儲能系統(tǒng)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。當(dāng)燃?xì)馔钙綑C(jī)組全部停機(jī)后，由儲能作為電壓源，啟動透平機(jī)組，從而恢復(fù)島上發(fā)電，保證島上用電的可靠性。mml26 熱失控是電池在特定條件下，如高溫、過充、內(nèi)部短路等，導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)失控，產(chǎn)生大量熱量并可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸的現(xiàn)象。對于電化學(xué)儲能系統(tǒng)來說，熱失控可能帶來以下痛點(diǎn)：1.安全問題：熱失控可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸，對人員和設(shè)備安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。同時，這也可能導(dǎo)致儲能系統(tǒng)的損壞，影響其正常運(yùn)行。2.設(shè)備損壞：熱失控過程中產(chǎn)生的高溫可能破壞電池和其他相關(guān)設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備損壞和失效。3.能源損失：熱失控可能導(dǎo)致電池內(nèi)部的能量迅速釋放，造成能源損失，影響儲能系統(tǒng)的性能和4.環(huán)境污染：電池在熱失控過程中可能產(chǎn)生有害氣體和煙霧，對環(huán)境造成污染。為了解決這些問題，研究者們正在努力提高電池的安全性和穩(wěn)定性，如通過改進(jìn)電池材料、優(yōu)化電池設(shè)計、加強(qiáng)電池管理等措施來降低熱失控的風(fēng)險。此外，研發(fā)具有高效滅火和抑制熱失控功能的設(shè)備，如儲能艙自動滅火系統(tǒng)，也是解決這一痛點(diǎn)的重要途徑。熱失控抑制管理主要是針對電池等設(shè)備的熱失控問題而進(jìn)行的。以下是兩種常見的熱失控抑制管1.熱管理設(shè)計預(yù)防：這種方法主要是通過提高電池的散熱效率來預(yù)防熱失控。相比較自然冷卻和強(qiáng)制風(fēng)冷，液冷是一種散熱效率較高的熱管理方式。因此，增加液冷系統(tǒng)是一種有效預(yù)防電池系統(tǒng)熱失控的手段。其主要目的是從抑制熱擴(kuò)散方面來減輕熱失控對電池的損傷。2.BMS監(jiān)控：BMS（電池管理系統(tǒng)）監(jiān)控是一種針對電氣濫用和熱濫用的有效抑制手段。它主要是通過提高電池狀態(tài)的估計精度，避免過充放造成的熱失控。此外，BMS監(jiān)控還可以設(shè)置溫度分級報警，在熱濫用發(fā)生之初就對系統(tǒng)發(fā)出警告，從而及時采取應(yīng)對措施，防止熱失控的發(fā)生。總的來說，熱失控抑制管理需要綜合考慮多種因素，包括設(shè)備的散熱性能、電池管理系統(tǒng)的監(jiān)控能力、環(huán)境溫度等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的熱失控抑制管理策略，以確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。27 儲能電池管理系統(tǒng)熱管理控制和熱失控分析A.根據(jù)電芯排布（風(fēng)道走向、液體流向）對電芯溫度建模，通過軟件對電芯溫度進(jìn)行分析，進(jìn)行調(diào)溫；B.總正、負(fù)、模組連接排溫度點(diǎn)和電芯分開，軟件控制策略不同；C.聯(lián)合電池包熱仿真數(shù)據(jù)，找到最低、最高溫度點(diǎn)，進(jìn)行溫度測量；D.溫度采樣分辨率0.1℃;E.多維度對比電池面溫度傳感檢測技術(shù)及高速高精度溫度采集及補(bǔ)償；A.CO/VOC濃度檢測B.△U和△T檢測C.熱擴(kuò)散模型分析28 儲能BMS（電池管理系統(tǒng)）熱失控發(fā)展趨勢是一個復(fù)雜且關(guān)鍵的問題，涉及到電池技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計、運(yùn)行環(huán)境等多個方面。隨著電池儲能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，熱失控問題逐漸受到業(yè)界的重視。需要明確的是，熱失控是電池在特定條件下，如高溫、過充、內(nèi)部短路等，導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)失控，產(chǎn)生大量熱量并可能引發(fā)火災(zāi)的現(xiàn)象。因此，對于儲能BMS來說，預(yù)防和控制熱失控是保障系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。從發(fā)展趨勢來看，隨著電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型電池材料的應(yīng)用以及電池管理系統(tǒng)的智能化發(fā)展，儲能BMS熱失控的風(fēng)險有望逐漸降低。1.新型電池材料：目前，鋰電池是主要的儲能電池類型。未來，隨著固態(tài)電池等新型電池技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，電池的熱穩(wěn)定性和安全性有望得到顯著提升，從而降低熱失控的風(fēng)險。2.電池管理系統(tǒng)的智能化：智能化是儲能BMS的重要發(fā)展方向。通過引入先進(jìn)的算法和傳感器技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對電池狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能導(dǎo)致熱失控的異常情況，從而避免熱失控的發(fā)生。3.系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化：在儲能系統(tǒng)的設(shè)計中，通過優(yōu)化電池包的結(jié)構(gòu)、散熱系統(tǒng)、安全防護(hù)措施等，可以降低電池在工作過程中產(chǎn)生的熱量，提高系統(tǒng)的散熱效率，從而減少熱失控的風(fēng)然而，盡管有這些積極的發(fā)展趨勢，儲能BMS熱失控問題仍然存在挑戰(zhàn)。例如，電池的老化、外部環(huán)境的變化等因素可能導(dǎo)致電池狀態(tài)的不確定性增加，使得熱失控的預(yù)防和控制更加困難。因此，未來仍需要持續(xù)加強(qiáng)對儲能BMS熱失控問題的研究和實(shí)踐，不斷提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。綜上所述，儲能BMS熱失控發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出逐漸降低的風(fēng)險，但仍需持續(xù)關(guān)注和研究。通過技術(shù)創(chuàng)新和系統(tǒng)優(yōu)化，有望進(jìn)一步提高儲能系統(tǒng)的安全性和可靠性，推動儲能技術(shù)的廣泛應(yīng)29 儲能電池管理系統(tǒng)隨著鋰離子電池在新能源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，鋰離子電池以電池組（電池簇或電池堆）的形式作為系統(tǒng)級應(yīng)用成為標(biāo)配。整個電池系統(tǒng)里單體電池間的差異可近似滿足正態(tài)分布，由上圖可以看出，在電池組全生命周期，隨著時間的延續(xù)，上百節(jié)電池成組后實(shí)際可用的有效容量不斷減小，電池組呈現(xiàn)更大的離散性，σ變得越來越大。主要特性：1、電池組實(shí)際有效容量小于組內(nèi)的實(shí)際單體容量；2、電池組容量的衰減速度大于單體電池容量的衰減速度；電池組里單體電池的離散性越大，一致性即越差，電池系統(tǒng)的充放電能力就越差，對應(yīng)的電池應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益同樣越差?；陔姵亟M一致性優(yōu)化改善的需求，儲能BMS均衡技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。常見的儲能BMS均衡技術(shù)為被動均衡和主動均衡兩大類，在BMS標(biāo)準(zhǔn)《GBT34131-2023電力儲能用電池管理系統(tǒng)》的6.7中，更是明確了BMS需要具備均衡功能，均衡技術(shù)屬于BMS的標(biāo)配功能。鋰離子電池、鈉離子電池和鉛酸(炭)電池管理系統(tǒng)應(yīng)具有均衡功能,均衡方式可采用主動均衡方式和被動均衡方式中的一種或兩在配備BMS的鋰離子電池系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的過程中，初始滿足均衡條件需要進(jìn)行均衡的電池組差異性配比一般為3%-8%。其中被動均衡主要以電阻消納法拉低容量/電壓偏高的電池單體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電池組一致性的縮小而改善；主動均衡以高向低能量轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行電池組一致性的優(yōu)化。行業(yè)典型的被動均衡能力為100mA，均衡效率0%，典型的主動均衡能力為2A±10%，均衡效率為30 早期的BMS主動均衡技術(shù)有采用分立器件采集，加上系列光耦繼電器切換實(shí)現(xiàn)單元內(nèi)單一的單體均衡充放電，主要局限性如下：1）外圍電路復(fù)雜，產(chǎn)品體積大，抗干擾性能差，在共模干擾環(huán)境下易造成采集偏差較大、跳動，2）光耦繼電器存在誤導(dǎo)通風(fēng)險，可能造成電池直接短路；3）采集速度慢，采集精度低，商業(yè)級性能低。此項主動均衡技術(shù)類似補(bǔ)電維護(hù)設(shè)備，原理策略相對簡單，類似在被動均衡的基礎(chǔ)上減小電阻進(jìn)而加大均衡電流，同時增加ACDC補(bǔ)電模塊對電壓/電量低的進(jìn)行補(bǔ)電，主要技術(shù)應(yīng)用的局限性如下：1）獨(dú)立開關(guān)電源對落后或電壓低的單體電池充電維護(hù)，硬件成本高，集成性低；2）獨(dú)立放電電阻，對電壓高的單體電池進(jìn)行放電維護(hù)，發(fā)熱量往往更大，充放電轉(zhuǎn)化效率低；3）大號電阻均衡放電為能量消耗型，無法實(shí)時高效向平均性能靠攏，均衡放電只能在充電末期實(shí)31 儲能電池管理系統(tǒng)此項主動均衡技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)整個電池簇里電壓/電量高的電池單體向電壓/電量低的電池單體轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的主動均衡，但相鄰單體每均衡轉(zhuǎn)移一次存在效率因數(shù)，當(dāng)電壓/電量的極差值發(fā)生在電池組的首末兩端時，此時均衡效率相對最低，同時均衡周期也相對最長，硬件PACK均衡技術(shù)原可以一定程度上優(yōu)化電池的充放電能力，無法從根源上從始端改善單體的一致性。隨著技術(shù)的沉淀，在此技術(shù)基礎(chǔ)上延伸PACK旁路技術(shù)，可以進(jìn)一步優(yōu)化電池簇的充放電能力，但對系統(tǒng)策略、電池維護(hù)、電池全生命周期的一致性應(yīng)用、成本同步雙向主動均衡技術(shù)，是目前均衡技術(shù)中同時具有高效率、低成本兩大優(yōu)點(diǎn)的BMS技術(shù)解決方案，是基于單體電壓、單體SOC、單體SOH以及歷史數(shù)據(jù)等因素的綜合均衡策略機(jī)制。該方案可以實(shí)時的對電池各項特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挑選出電池簇中需要進(jìn)行維護(hù)充電及維護(hù)放電的單體電池，通過需要均衡的程度執(zhí)行主動均衡，可快速提高電池簇內(nèi)單體電池電壓和性能的一致性，同時提高電池堆性能的一致性，進(jìn)一步延長電池系統(tǒng)的循環(huán)壽命和提升全生命周期內(nèi)儲能系統(tǒng)的收益。均衡無需分級，可實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)跨模組、跨PACK之間內(nèi)任意單體間的雙向能量轉(zhuǎn)移，無需通過模mm32 當(dāng)前新能源板塊發(fā)展突飛猛進(jìn)，每個從業(yè)單位參與的項目單量和項目數(shù)量越來越多，很多項目前期的方案搭建以及交付投運(yùn)，較大權(quán)重地考慮“以卷優(yōu)先”，在剛好滿足下級用戶當(dāng)前技術(shù)需求的前提下，以盡可能便宜的原則選擇均衡產(chǎn)品。導(dǎo)致很多項目選型環(huán)節(jié)，下級用戶認(rèn)可主動均衡的產(chǎn)品和技術(shù)，也了解全生命周期主動均衡經(jīng)濟(jì)性的更加合理性，但考慮當(dāng)前量級的項目因?yàn)檫x擇采購主動均衡BMS要多花￥0.01-0.02/Wh的時候，往往很可能還是選擇當(dāng)前就滿足下級用戶的被動均在“短平快”的時代環(huán)境下，主動均衡僅在被強(qiáng)制要求時才被選擇成為當(dāng)下的現(xiàn)狀，根據(jù)第三方頭部BMS企業(yè)高特電子的出貨量統(tǒng)計顯示，截止2023年，主動均衡累計占比約為15%?；诓煌瑥S家主動均衡技術(shù)的差異性，主動均衡在BMS內(nèi)部增加了分離式或集成式的均衡電路，其中包括均衡充放電模塊裝置、均衡電源驅(qū)動裝置、均衡控制狀態(tài)等，這些從硬件增加的角度增加了可能失效的風(fēng)險點(diǎn)。部分BMS企業(yè)從自身的產(chǎn)品考慮，可能存在忽略系統(tǒng)匹配性的情況。如過于追求3A、5A甚至更高的大電流均衡，于均衡技術(shù)本身沒有什么技術(shù)難點(diǎn)，但對系統(tǒng)既有的協(xié)配件的選型匹配存在挑戰(zhàn)與風(fēng)險。行業(yè)PACK包內(nèi)采集線束的線徑可能只有0.3方甚至更細(xì)、CCS方案銅膜的載流能力、PACK內(nèi)的發(fā)熱及散熱、相對熱的環(huán)境下電池的壽命等都可能是關(guān)聯(lián)影響因素。主動均衡技術(shù)的前景趨勢隨著鋰離子電池技術(shù)的飛速發(fā)展，鋰離子電池的自身發(fā)展會到達(dá)一個相對平穩(wěn)的階段，行業(yè)對鋰離子電池組的一致性標(biāo)準(zhǔn)提升的要求不會停滯，此時為了彌補(bǔ)鋰離子電池相對極致的一致性需求，主動均衡是必備的BMS技術(shù)。與此同時，工商業(yè)儲能追求極短政策賽跑。根據(jù)所規(guī)劃投運(yùn)區(qū)域的分時電價政策，設(shè)計最優(yōu)的營運(yùn)策略，在后臺平臺上，每一天的收益可視化的展現(xiàn)與相對結(jié)算，因此追求極致的電池一致性，電池一致性直接影響每天的收益數(shù)據(jù)，因此BMS主動均衡技術(shù)有很好的展現(xiàn)機(jī)會，通過對電池組更優(yōu)于被動均衡的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，往往更33 儲能能量管理系統(tǒng)儲能EMS之于儲能，就像操作系統(tǒng)之于計算機(jī)，人腦之于人體，重要性不言而喻。儲能EMS從廣義上看，結(jié)合儲能場景一般可以分為兩大類：源網(wǎng)側(cè)儲能EMS和用戶側(cè)儲能EMS。EMS之所以分成這兩大類，是因?yàn)橛捎趫鼍暗牟町悾瑢?dǎo)致EMS在硬件配置，功能需求，成本要求等方面有明顯的差異。具體來說：源網(wǎng)側(cè)儲能EMS，通常也稱為儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)，已有相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，在網(wǎng)絡(luò)安全，性能要求，高可用性等有非常高的要求，且為了安全性，往往都是本地運(yùn)行，和公網(wǎng)有很好的隔絕。通常配置高性能服務(wù)器，設(shè)置工作站，為現(xiàn)場運(yùn)維人員日常就地使用。因此配置復(fù)雜，冗余性大，成本高。而用戶側(cè)儲能EMS，暫無相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，且用戶側(cè)儲能電站容量較小，投資規(guī)模小，位置分散，鮮有安排有人就地值守，因此用戶側(cè)儲能EMS天然需要支持遠(yuǎn)程監(jiān)控，且成本要求低，在硬件配置，性能要求方面都會遜于源網(wǎng)側(cè)。問題和技術(shù)趨勢隨著近幾年行業(yè)的快速發(fā)展，儲能電站在不斷落地應(yīng)用的過程中，面臨如下問題的挑戰(zhàn)，需要EMS在技術(shù)數(shù)據(jù)上云難由于源網(wǎng)側(cè)儲能電站規(guī)模大，數(shù)據(jù)量大，因此一般數(shù)據(jù)大都在本地存儲，很少上送到云端。但隨著國家儲能監(jiān)控云平臺的建立，要求電站要將數(shù)據(jù)上送到指定平臺，倒逼儲能電站通過各種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上云。由于數(shù)據(jù)量巨大，除非舍棄單體電芯數(shù)據(jù)，否則巨大數(shù)據(jù)量在傳輸和存儲方面都面臨巨大挑戰(zhàn)。用戶側(cè)儲能電站天然要上云端，因此同樣面臨這個問題。即使是中小型電站，單體電芯的數(shù)據(jù)依然很多；加上高頻采集，以及很多電站采用4G通信的方式，如何保障全量數(shù)據(jù)上云，且控制通信傳輸成本是EMS需要挑戰(zhàn)因此在這個問題上，EMS需要結(jié)合儲能數(shù)據(jù)特點(diǎn)，研究數(shù)據(jù)壓縮等技術(shù)，來有效解決。例如構(gòu)建云邊一體的時序數(shù)據(jù)庫，支持站端和云端的智能壓縮算法，做到20:1甚至更高的壓縮率，從而讓傳輸和存儲成本得到有大量電芯長時運(yùn)行后的必然會出現(xiàn)的不一致性，而BMS電池管理系統(tǒng)的硬件算力有限，以當(dāng)前主流的安時積分法加一些修正依然無法保障SOC估算的準(zhǔn)確性，隨著時間的推移。很多電站都會出現(xiàn)SOC跳變的狀況。而SOC是EMS能量策略的主要輸入?yún)?shù)，SOC誤差大，勢必影響電站的正常使用。面對這個問題，EMS可以考慮結(jié)合云平臺，將大量電芯數(shù)據(jù)通過云端強(qiáng)大算力來使用更智能的算法來估算SOC，以實(shí)現(xiàn)比BMS更好的效果，類似技術(shù)方案已在汽車領(lǐng)域落地，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的車載動力電池的SOC、SOH策略智能化當(dāng)前EMS的能量策略大多是規(guī)則驅(qū)動，靜態(tài)配置的、例如發(fā)電側(cè)的功率平滑，用戶側(cè)的削峰填谷等場景。而結(jié)合AI算法，例如預(yù)測算法，運(yùn)籌規(guī)劃，動態(tài)生成的智能型策略還比較少。相比常規(guī)策略，智能策略可以讓儲能電站更聰明，隨機(jī)應(yīng)變，從而在經(jīng)濟(jì)性上做到更佳。熱管理優(yōu)化無論是風(fēng)冷還是液冷，熱管理是儲能電站最重要的子系統(tǒng)之一，關(guān)乎電池安全，效率和衰減。但目前熱管理大多還是依靠風(fēng)冷或液冷設(shè)備自身的內(nèi)置邏輯，調(diào)節(jié)能力有限。EMS可以開發(fā)更優(yōu)的熱管理策略，控制溫控設(shè)備，達(dá)到更加的溫控效果。結(jié)合采集的高頻電芯數(shù)據(jù)，使用云端的強(qiáng)大算力，EMS還可以對電池的軟故障進(jìn)行預(yù)警，即對亞健康的電池，包括微短路，容量不足等還未真正發(fā)生故障的電池，提前發(fā)現(xiàn)和介入，提升電站健康度和安全性。l34l 構(gòu)建云控大腦當(dāng)大量的儲能電站在各地投運(yùn)后，下一步的挑戰(zhàn)是如何在云端聚合，從而去參與電力輔助服務(wù)，需求側(cè)響應(yīng)，甚至電力交易等場景中，讓儲能電站的收益方式更加多樣，讓儲能資產(chǎn)得到更充分的使用。此處，EMS本身扮演的依然是站端控制大腦的角色，但必須和云端的大腦，我們可以稱之為云控大腦，安全和高效地通信，從而實(shí)現(xiàn)儲能電站聚合平臺，甚至打造虛擬電廠[虛擬電廠并不是真正意義上的發(fā)電廠，而是一種基于能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“看不見的電廠”。其核心是通過先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，把工廠、商場甚至居民家的屋頂光伏、電鍋爐、電動汽車、空調(diào)等各類分散、可調(diào)節(jié)資源匯聚起來，統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，形成一個虛擬的“電廠”]虛擬電廠本質(zhì)是一種通過先進(jìn)的信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式能源資源（如分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動汽車等）的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)?，F(xiàn)階段虛擬電廠一般分為三層：資源層，集控層，市場層。資源層包含各種被聚合的能源資源，包括儲能。集控層是虛擬電廠的計算核心，對資源進(jìn)行合理調(diào)度控制，以滿足市場層的需求。市場層則是虛擬電廠業(yè)務(wù)的來源，以電網(wǎng)平衡服務(wù)和電力交易為主。和國外相比，目前我國的虛擬電廠發(fā)展尚在早期。結(jié)合國內(nèi)電力市場改革的大背景，相關(guān)技術(shù)也基本發(fā)展成熟，部分從業(yè)人士認(rèn)為當(dāng)前提前布局，未來大有可為。然而，目前我國從頂層設(shè)計，到行業(yè)規(guī)范，再到市場需求都不成熟，嚴(yán)重制約了虛擬電廠的發(fā)展?jié)摿?。首先，頂層設(shè)計是目前面臨的最大的問題，虛擬電廠模式本質(zhì)上是從中心化的計劃經(jīng)濟(jì)，走向分散靈活的市場經(jīng)濟(jì)。然而，舊管理模式和思維方式很難在短時間內(nèi)改變，從時間尺度上，需要著眼長遠(yuǎn)，久久為功。其次，市場需求當(dāng)前主要來自電網(wǎng)的需求側(cè)響應(yīng)，調(diào)峰調(diào)頻，存在需求單一，數(shù)量偏少，交易體量小的問題，制約虛擬電廠的盈利空間。最后，相關(guān)行業(yè)規(guī)范，通信標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議適配的缺失，增加了虛擬電廠的建設(shè)成本。因此，業(yè)內(nèi)有專家認(rèn)為，虛擬電廠類似互聯(lián)網(wǎng)下的網(wǎng)約車的方式去實(shí)現(xiàn)供需雙方的連接，而不是用出租車公司的前國內(nèi)虛擬電廠的需求方很單一，只有電網(wǎng)，供給方剛開始發(fā)力，現(xiàn)存的以可調(diào)負(fù)荷為主，儲能接入還較少，供給也相對有限。與此同時，現(xiàn)階段撮合平臺并不完善，很多環(huán)節(jié)依賴人工，虛擬電廠的本質(zhì)是市場模式、商業(yè)模式的創(chuàng)新，將分散的需求方和供給方便捷快速的撮合。這就要求，供需雙方都有非常大的體量，并通過價格機(jī)制，將服務(wù)和交易進(jìn)行動態(tài)的調(diào)節(jié)。而儲能的發(fā)展，可以在供給側(cè)，豐富和提升虛擬電廠的供給能力。相比可調(diào)負(fù)荷，有更大的調(diào)節(jié)能力，以及未來電力現(xiàn)貨交易場景中，依據(jù)價格機(jī)制更好的買入和賣出電未來虛擬電廠建設(shè)與發(fā)展1）標(biāo)準(zhǔn)形成降低接入難度例如當(dāng)前各家虛擬電廠對充電樁，儲能等資源接入要求的遙測遙調(diào)的字段不統(tǒng)一，協(xié)議約定各有不同，接入方式也各有考量。因此在接入方面需要形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，降低虛擬電廠的接入難度。同時在物聯(lián)網(wǎng)通信上安全性和時效性也會逐漸提升要求。2）集控層算法精進(jìn)結(jié)合逐漸增多的儲能資產(chǎn)，虛擬電廠集控層在資源評估，運(yùn)行預(yù)測，動態(tài)調(diào)節(jié)等算法都需要進(jìn)一步優(yōu)化精進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模的能源資