不同儲能技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢比較

===不同儲能技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢比較====

抽水蓄能

優(yōu)點(diǎn)

+能夠存儲巨大的電能(超過200MW)

+擁有很長的存儲時間(長達(dá)6個月)

+快速的響應(yīng)速度

+很低的每瓦儲能運(yùn)行成本

+無污染的儲能技術(shù)

缺點(diǎn)

-依賴于地理的條件

-很高的水電站,抽水站建設(shè)成本

-對地理别瞭、地形有很大的影響

壓縮空氣蓄能

優(yōu)點(diǎn)

+適合瞬間響應(yīng)

+適合于電的尖峰削平袱瓮,電壓驟降,晃電

+可以接入各種能源(太陽能谤狡、風(fēng)能净神、電網(wǎng))

缺點(diǎn)

-儲能的壓縮空氣會被加熱從而導(dǎo)致能量的損耗在轉(zhuǎn)換過程

-能源的利用效率偏低,至今沒有商業(yè)化

化學(xué)電池蓄能

優(yōu)點(diǎn)

+高級的儲能技術(shù)

+成熟的技術(shù)

+容易疊加模塊琅豆,放大儲電規(guī)模

+為不間斷電源提供后備電源支持

+可以接入各種能源

缺點(diǎn)

-化學(xué)電池的電解液可能有危險榔幸,有害

-電池技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模能源存儲還有待于進(jìn)一步商業(yè)化的推廣和驗(yàn)證

-對于太陽能颊咬、風(fēng)能务甥,電化學(xué)儲能并不是效率最高的儲能方式

燃料電池

優(yōu)點(diǎn)

+適合于能量的長時間存儲

+有限的或沒有能量耗散

+使能源存儲于可再生能源在荒漠地區(qū)成為可能

缺點(diǎn)

-能源轉(zhuǎn)換效率普遍偏低

-無法用于短時間的斷電供應(yīng)

飛輪儲能

優(yōu)點(diǎn)

+能夠存儲并快速釋放電能

+飛輪再次充電的時間只要數(shù)分鐘,而電池要數(shù)小時

+能夠在寬溫域和多種環(huán)境下工作

+快速的響應(yīng)使其可以提供瞬間高壓喳篇,可以用來補(bǔ)償電力的尖峰和瞬間壓降

缺點(diǎn)

-對于飛輪的過度負(fù)荷存在風(fēng)險

-不適合空間狹小的地方敞临,適合發(fā)電廠的儲能

-與電池技術(shù)相比不是一個成熟的技術(shù),而且在價格成本上不具有優(yōu)勢

-僅僅能夠15-20秒的動態(tài)快速響應(yīng)

===鋰電===

===燃料電池===

===飛輪儲能系統(tǒng)===

一麸澜、飛輪儲能系統(tǒng)是什么挺尿。

指利用電動機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)化成動能儲存起來炊邦,在需要的時候再用飛輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲能方式编矾。飛輪儲能系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、軸承系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換能量系統(tǒng)三個部分構(gòu)成馁害。另外還有一些支持系統(tǒng)窄俏, 如真空、深冷碘菜、外殼和控制系統(tǒng)凹蜈。基本結(jié)構(gòu)如圖所示忍啸。

飛輪儲能裝置中有一個內(nèi)置電機(jī)仰坦,它既是電動機(jī)也是發(fā)電機(jī)。在充電時计雌,它作為電動機(jī)給飛輪加速悄晃;當(dāng)放電時,它又作為發(fā)電機(jī)給外設(shè)供電凿滤,此時飛輪的轉(zhuǎn)速不斷下降妈橄;而當(dāng)飛輪空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時,整個裝置則以最小損耗運(yùn)行翁脆。

飛輪儲能器中沒有任何化學(xué)活性物質(zhì)眷细,也沒有任何化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。旋轉(zhuǎn)時的飛輪是純粹的機(jī)械運(yùn)動鹃祖,飛輪在轉(zhuǎn)動時的動能為:E =1/2Jω^2

式中: J為飛輪的轉(zhuǎn)動慣量,ω為飛輪旋轉(zhuǎn)的角速度.

由于在實(shí)際工作中普舆,飛輪的轉(zhuǎn)速可達(dá)40000~500000r/min恬口,一般金屬制成的飛輪無法承受這樣高的轉(zhuǎn)速,所以飛輪一般都采用碳纖維制成沼侣,既輕又強(qiáng)祖能,進(jìn)一步減少了整個系統(tǒng)的重量,同時蛾洛,為了減少充放電過程中的能量損耗(主要是摩擦力損耗)养铸,電機(jī)和飛輪都使用磁軸承雁芙,使其懸浮,以減少機(jī)械摩擦钞螟;同時將飛輪和電機(jī)放置在真空容器中兔甘,以減少空氣摩擦。這樣飛輪電池的凈效率(輸入輸出)可以達(dá)到95%左右鳞滨。

===國金證券:千億儲能市場爆發(fā)在即洞焙,看好鉛碳和鋰電路線===

引言:為什么我們強(qiáng)烈建議現(xiàn)在開始重點(diǎn)關(guān)注儲能行業(yè)?

現(xiàn)在的儲能行業(yè)就如2004年的太陽能拯啦,爆發(fā)增長就在眼前

“儲能”對于產(chǎn)業(yè)界和資本市場并非完全的新事物澡匪,此前更多是出現(xiàn)在“除電動汽車外,鋰電池的另一大潛在應(yīng)用市場”的表述中褒链,但近年來唁情,儲能及其相關(guān)行業(yè)發(fā)生的變化正在將其從配角位置推向舞臺的中心。

間歇性電源比例大增:在全球許多國家和地區(qū)甫匹,出力具有波動性的風(fēng)電甸鸟、太陽能等電源的裝機(jī)比例持續(xù)提高,逐漸達(dá)到電網(wǎng)可承受上限(如德國赛惩、日本部分地區(qū))哀墓,配置儲能以平滑輸出是可再生能源發(fā)電滲透率進(jìn)一步提高的必要條件;

技術(shù)路線逐漸明晰喷兼,投資風(fēng)險降低:儲能的技術(shù)路線多達(dá)數(shù)十種篮绰,根據(jù)近年來各項(xiàng)技術(shù)不同的發(fā)展進(jìn)步速度,化學(xué)儲能(主要是電池儲能)這條分支已經(jīng)逐漸突出重圍季惯,顯示出成為未來主流技術(shù)路線的潛力吠各,產(chǎn)業(yè)界和投資界的資金都逐漸找到了技術(shù)風(fēng)險可控的投資方向;

電動汽車放量加速儲能成本下降:在Tesla 的催化作用下勉抓,全球新能源汽車市場真正啟動贾漏,其對電池需求的強(qiáng)力拉動,將顯著加速電池成本的下降藕筋,從而令儲能度電成本快速下降纵散,此外,電動汽車電池的“梯次利用”也可以作為低成本儲能的電池供應(yīng)來源隐圾;

政策+ 財(cái)政補(bǔ)貼催化市場啟動伍掀,經(jīng)濟(jì)性逐步實(shí)現(xiàn):德國、日本暇藏、美國加州等地已開始向儲能系統(tǒng)的部署提供補(bǔ)貼蜜笤,助力這一市場的啟動,在部分商業(yè)模式下盐碱,儲能已逐步具備經(jīng)濟(jì)性把兔。

目前時點(diǎn)的儲能行業(yè)沪伙,十分類似于10 年前的光伏行業(yè),也就是行業(yè)第一輪爆發(fā)式增長的初期县好,因此強(qiáng)烈建議重視“儲能”相關(guān)的投資機(jī)會围橡。(2004 年德國修訂EEG法案,大幅上調(diào)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價FiT聘惦,光伏行業(yè)開始爆發(fā)增長)

儲能是什么某饰?有什么用?為什么要部署儲能善绎?

什么是儲能黔漂?廣義而言,“儲能”是一種能夠升級能量(包括電能或熱能)供需管理水平的系統(tǒng)集成技術(shù)禀酱;在不同的應(yīng)用場合下使用不同的儲能技術(shù)路線和組合炬守,能夠?yàn)槿祟惖哪茉垂┙o和消費(fèi)提供多種有價值的服務(wù)。本系列報(bào)告探討的是應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電網(wǎng)儲能剂跟。

電能可以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能减途、勢能、動能曹洽、電磁能等形態(tài)存儲鳍置,按具體方式大致可以分為電化學(xué)、物理送淆、電磁税产、相變儲能四大類型。

綜合而言偷崩,電化學(xué)儲能憑借相對成熟的技術(shù)辟拷、可接受且仍有大幅下降空間的成本水平,逐漸成為目前可行性最高的電網(wǎng)儲能技術(shù)路線阐斜。

儲能有什么用衫冻,為什么要部署?

顧名思義谒出,儲能系統(tǒng)的本質(zhì)功能就是電能的儲存隅俘,并根據(jù)需求進(jìn)行在特定的時間以特定的功率進(jìn)行充電和放電的工作。但當(dāng)人們把這一功能簡單的系統(tǒng)部署在電力系統(tǒng)的不同位置笤喳、并配合對應(yīng)的控制邏輯之后为居,儲能系統(tǒng)將展現(xiàn)出變化多端的巨大作用,比如:

?平滑間歇性可再生能源發(fā)電的處理波動莉测,減少對電網(wǎng)的沖擊,提高清潔能源滲透率唧喉;

?實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行頻率捣卤、電壓的實(shí)時調(diào)整忍抽,增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和調(diào)度的靈活性董朝;

?平滑出力/ 負(fù)荷曲線鸠项,在電網(wǎng)的各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)削峰填谷,減少發(fā)電系統(tǒng)的備用容量建設(shè)需求子姜,節(jié)省電源投資祟绊,提高輸配電系統(tǒng)的設(shè)備利用率;

?配合分布式電源的應(yīng)用哥捕,實(shí)現(xiàn)小型化牧抽、微型化的電力系統(tǒng)(微網(wǎng));

?為偏遠(yuǎn)地區(qū)和特殊情況下(如自然災(zāi)害)的完全離網(wǎng)用電提供保障遥赚;

能源系統(tǒng)中各種典型儲能應(yīng)用場景和對儲能設(shè)備的主要參數(shù)需求

上表列出了儲能設(shè)施在能源系統(tǒng)中(包括電能和熱能)的一些主要應(yīng)用場景扬舒,這些應(yīng)用場景一般可分為“功率型應(yīng)用”和“能量型應(yīng)用”兩大類,前者需要儲能設(shè)施在較短的放電時間內(nèi)(數(shù)秒~ 數(shù)分鐘)以較高的功率輸出電能凫佛,后者則一般是以相對穩(wěn)定的輸出功率保持較長的放電時間(數(shù)小時及以上)讲坎。

?季節(jié)性儲能:用于補(bǔ)償長期的供電故障(比如基礎(chǔ)電源被破壞)、以及季節(jié)性的電力供需差異變化愧薛,這種應(yīng)用對能量儲存的時間周期要求一般達(dá)到數(shù)天晨炕、數(shù)周、甚至數(shù)月毫炉;

?充放電套利:在電網(wǎng)用電負(fù)荷較低的低電價時段進(jìn)行充電瓮栗,并在高電價時段放電使用或出售,在分時電價差越大的地區(qū)碘箍,這種應(yīng)用的需求將越突出遵馆;

?頻率調(diào)節(jié):在負(fù)荷波動幅度較大的區(qū)域配電網(wǎng)中配置儲能,以實(shí)時調(diào)節(jié)電力供需的有功功率分量平衡丰榴,以穩(wěn)定交流電網(wǎng)的運(yùn)行頻率货邓;

?電壓穩(wěn)定:在電網(wǎng)各環(huán)節(jié)實(shí)時吸收或輸出無功功率,以穩(wěn)定交流電網(wǎng)的運(yùn)行電壓四濒,其作用與傳統(tǒng)無功補(bǔ)償設(shè)備類似换况,但響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)范圍都更具優(yōu)勢;

?黑啟動:在整個區(qū)域電力系統(tǒng)崩潰的極端情況下盗蟆,使供電電源在無需從電網(wǎng)取電的情況下實(shí)現(xiàn)重啟戈二,此類儲能設(shè)施通產(chǎn)部署于發(fā)電廠中;

?提高輸配電容量瓶頸喳资、延緩設(shè)備投資:使用儲能設(shè)施在負(fù)荷高峰放電觉吭、在負(fù)荷低谷放電,即“削峰填谷”仆邓,通過降低負(fù)荷峰值鲜滩,降低電力系統(tǒng)設(shè)備需求的冗余度伴鳖,起到減少調(diào)峰電源及輸配電設(shè)備投資、提高設(shè)備利用率的效果徙硅。

?離網(wǎng)供電:離網(wǎng)用戶(即不與電網(wǎng)相連的用電客戶)通常采用可再生能源和燃油發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)供電榜聂,儲能設(shè)施可幫助此類用戶擺脫對燃油供應(yīng)的依賴,從而實(shí)現(xiàn)100%的電力自供嗓蘑。

?冷/ 熱備用:備用電源通常是為應(yīng)對突然的電源缺失造成的電力供需失衡须肆,通常以響應(yīng)時間大于或小于15分鐘來劃分冷備用和熱備用,對于電力系統(tǒng)而言桩皿,備用電源的響應(yīng)速度越快價值越大豌汇,但傳統(tǒng)的熱備用電源對一次能源浪費(fèi)極大,儲能設(shè)施則可以幾乎做到零成本備用业簿。

下面的圖表對主要的儲能應(yīng)用場景按“放電持續(xù)時間”和“輸出功率”兩個維度進(jìn)行了圖形化的表述瘤礁。

儲能行業(yè)爆發(fā)增長就在眼前,市場容量達(dá)數(shù)千億元

光伏梅尤、風(fēng)電等間隙性能源比例持續(xù)提高柜思,急需儲能平滑輸出

光伏和風(fēng)電的發(fā)電出力都有間歇波動和難以短時預(yù)測的問題,為了進(jìn)一步提高光伏和風(fēng)電在供電系統(tǒng)中的滲透率巷燥、平滑出力波動對電網(wǎng)造成的沖擊赡盘,以一定容量比例為光伏電站和風(fēng)電場配置儲能就是勢在必行的措施。

光伏和風(fēng)電出力的波動特性和對儲能系統(tǒng)的要求則有所不同:

首先缰揪,光伏發(fā)電出力的日間變化不大陨享、可預(yù)測性較強(qiáng),波動主要體現(xiàn)為多云天氣的日內(nèi)波動钝腺;風(fēng)電的出力特性則是日間和日內(nèi)均有較強(qiáng)波動性抛姑,且波幅大、可預(yù)測性差艳狐;

其次定硝,光伏僅在白天發(fā)電的特性和日常用電負(fù)荷特性也較為接近,而風(fēng)電則通常是晚間發(fā)電更多毫目;

因此蔬啡,對于并網(wǎng)光伏電站,一般僅需要小規(guī)模的儲能系統(tǒng)用于平滑云層造成的局部陰影產(chǎn)生的出力波動對電網(wǎng)的沖擊镀虐,而風(fēng)電則需要更大型的儲能系統(tǒng)以平滑出力的波動箱蟆。

實(shí)例驗(yàn)證儲能有效平滑出力:在澳大利亞一個風(fēng)電+ 儲能的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上,以10% 的容量比例(kWh/kW) 配置電池儲能系統(tǒng)后刮便,系統(tǒng)總出力的波動幅度(橙色曲線)與風(fēng)機(jī)本身的出力(藍(lán)色曲線)相比被顯著縮小空猜,大幅降低了電網(wǎng)受到的沖擊,并提高了風(fēng)電場出力的可預(yù)測性和可調(diào)度性。

在經(jīng)濟(jì)性逐步實(shí)現(xiàn)和政策推動的合力效果下辈毯,電力儲能市場將全面啟動

與光伏發(fā)電行業(yè)類似久信,儲能市場的大規(guī)模啟動,同樣將有賴于政策推動和濟(jì)性的實(shí)現(xiàn)漓摩,區(qū)別在于其行業(yè)發(fā)展速度可能比光伏行業(yè)更快速。

我們判斷入客,從2014~2016年的三年左右時間內(nèi)管毙,將是儲能市場的第一波爆發(fā)式增長期,其特點(diǎn)是在補(bǔ)貼和政策激勵桌硫,儲能在部分應(yīng)用場景下開始具備經(jīng)濟(jì)性夭咬,各類型應(yīng)用項(xiàng)目開始加大試點(diǎn)力度;

此后铆隘,隨著儲能系統(tǒng)成本在新能源汽車和儲能市場本身放量作用下加速下降卓舵,類似于光伏發(fā)電“平價上網(wǎng)”概念的經(jīng)濟(jì)性驅(qū)動力將逐漸加強(qiáng),市場開始第二波較快速增長膀钠;

而在2020 年后掏湾,隨著電網(wǎng)智能化基本實(shí)現(xiàn),以及各類與電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)的激勵機(jī)制逐步完善肿嘲,儲能系統(tǒng)將成為各地電力系統(tǒng)中的必備環(huán)節(jié)融击,并與其充分融合。

技術(shù)發(fā)展的成熟度和可接受的成本雳窟,是儲能市場能夠大面積啟動的基礎(chǔ)尊浪,而“政策”除了扮演觸發(fā)市場啟動的催化劑角色外,還將是儲能行業(yè)實(shí)現(xiàn)豐富商業(yè)模式的前提封救,合理的激勵政策和配套的商業(yè)模式設(shè)計(jì)將推動儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)價值的充分挖掘拇涤,從而推動行業(yè)加速增長。

就成本而言誉结,我們在比較儲能系統(tǒng)的成本時鹅士,需考慮兩個指標(biāo),即:初始購置成本和全生命周期內(nèi)的度電充放電成本搓彻,兩者的單位都是“元/kWh”如绸,但概念完全不同。以電池儲能系統(tǒng)為例:

?初始購置成本一般與系統(tǒng)的儲能容量成近似線性的正比例關(guān)系旭贬,然而不同電池技術(shù)路線之間購置成本差異極大怔接,如目前的用于電網(wǎng)儲能的主流膠體鉛酸電池購置成本普遍在1000 元/kWh 以下,而鋰電儲能系統(tǒng)的購置成本在高達(dá)4000元/kWh 以上稀轨;

?因此扼脐,全生命周期充放電度電成本是能夠更準(zhǔn)確衡量儲能系統(tǒng)使用成本的參數(shù),由于目前全球電池儲能市場仍以各種試點(diǎn)項(xiàng)目為主,各類產(chǎn)品價格差異較大瓦侮,以目前的主流產(chǎn)品價格和性能參數(shù)測算艰赞,鋰電池儲能系統(tǒng)的充放電度電成本在1.2~1.5 元/kWh,為儲能應(yīng)用優(yōu)化后的鋰電有望達(dá)到1 元/kWh 以下肚吏,主流膠體鉛酸電池的度電成本在0.8~1元/kWh方妖,新型鉛酸(鉛碳)電池則已經(jīng)可以做到0.7 元/kWh 以下。

下面的圖表給出了儲能系統(tǒng)充放電度電成本的簡單計(jì)算公式罚攀,一般儲能產(chǎn)品參數(shù)都會給出某一特定工況下(即特定DoD% )的循環(huán)次數(shù)党觅,但儲能系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中,大多數(shù)應(yīng)用場景下的工況不可能永遠(yuǎn)一樣斋泄,即不會以固定的DoD% 運(yùn)行杯瞻,因此,以此公式計(jì)算的度電成本僅可作為參考值炫掐。

通常情況下魁莉,淺充放的使用方式較深度充放電,可令儲能系統(tǒng)擁有更長的使用壽命募胃,即在全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的充放電度數(shù)。

儲能市場空間巨大痹束,新能源電站配套逆皮、工商業(yè)用戶套利、分布式光伏+ 儲能等細(xì)分市場有望率先放量

截至2014 年8 月参袱,全球儲能項(xiàng)目容量合計(jì)183.54GW 电谣,其中抽水蓄能項(xiàng)目容量176.93GW ,占比96.4% 抹蚀,熱儲能項(xiàng)目容量3.34GW 剿牺,占比1.8%,鋰電池儲能項(xiàng)目容量490MW环壤,占比0.3%晒来,其余占比1.5%。

截止2013 年底郑现,全球除抽水蓄能湃崩、儲熱、壓縮空氣以外的儲能項(xiàng)目裝機(jī)容量為736MW接箫,這些項(xiàng)目中絕大多數(shù)采用的都是以各種電池系統(tǒng)構(gòu)成的電化學(xué)儲能技術(shù)路線攒读。

國內(nèi)市場方面,截止2014 年上半年辛友,我國不含抽水蓄能的電力儲能裝機(jī)規(guī)模約為60MW 薄扁,其中包括鉛酸(鉛碳)、鋰電池、液流電池(釩電池)邓梅、鈉硫脱盲、超級電容等多種技術(shù)路線。

我們認(rèn)為日缨,在電網(wǎng)儲能市場的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域中钱反,短期內(nèi)具備爆發(fā)潛力、或已經(jīng)接近實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的應(yīng)用場合匣距,主要是以下四類:

?大型光伏電站诈铛、風(fēng)電廠的出力平滑,減少對電網(wǎng)穩(wěn)定性的沖擊墨礁;

?光伏、風(fēng)電集中建設(shè)地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)落后耳峦、消納能力差帶來的棄光恩静、棄風(fēng)限電問題;

?在分時電價差較大的地區(qū)蹲坷,針對工商業(yè)用戶用電負(fù)荷削峰填谷的充放電套利(降低容量電費(fèi))驶乾;

?光伏+ 儲能的中小型分布式系統(tǒng),尤其是德國循签、意大利级乐、日本、美國加州县匠、澳大利亞等具備較高分布式光伏裝機(jī)滲透率风科、且零售電價大幅高于光伏上網(wǎng)電價的地區(qū)。

儲能對光伏電站乞旦、風(fēng)電廠出力的平滑作用前文已做過闡述贼穆,目前在德國、日本兰粉、甚至中國的部分地區(qū)故痊,光伏、風(fēng)電占區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的供電量比例都已經(jīng)接近電網(wǎng)所能承受的極限玖姑,若要進(jìn)一步提高光伏愕秫、風(fēng)電這種具有波動性和不可調(diào)度性電源的滲透率,按一定比例配置儲能就是必不可少的措施焰络。

?以大型光伏電站為例戴甩,儲能系統(tǒng)可以同時實(shí)現(xiàn)平滑出力波動和電能轉(zhuǎn)移的功能,從而一方面減少了對電網(wǎng)穩(wěn)定性的威脅闪彼,另一方面也減少了光伏電站因電網(wǎng)容量限制而被限電的困擾等恐,可謂一舉兩得。

?而對于電網(wǎng)而言,配置了儲能的光伏電站课蔬,也從一個完全無法調(diào)度的電源點(diǎn)變成了具備一定可調(diào)度性的電源囱稽。

預(yù)計(jì)到2014 年底,全球風(fēng)電+光伏的并網(wǎng)裝機(jī)容量將超過500GW二跋,未來也將以每年至少100GW 的速度增長战惊,假設(shè)新增裝機(jī)量中以20% 的容量比例配制儲能,那么即使不考慮存量改造扎即,則僅僅這一個細(xì)分市場就能創(chuàng)造每年近1000億元的市場空間吞获。

下圖是儲能用于光伏電站發(fā)電量轉(zhuǎn)移的效果示意,以中國市場為例谚鄙,目前西部地區(qū)光伏上網(wǎng)電價為0.9 元/kWh各拷,由于光伏發(fā)電的成本幾乎全部由初始投資的折舊和財(cái)務(wù)成本構(gòu)成,光伏電站每被限發(fā)一度電即相當(dāng)于損失了0.9 元的利潤(即發(fā)電量邊際成本為0)闷营,因此烤黍,只要儲能系統(tǒng)的充放電度電成本低于0.9 元/kWh,這就是一樁有利可圖的買賣傻盟。

用戶側(cè)充放電套利(負(fù)荷削峰填谷)速蕊,是另一個因逐步具備經(jīng)濟(jì)性和可執(zhí)行的商業(yè)模式,而有望率先啟動的儲能細(xì)分市場娘赴。

以我國為例规哲,執(zhí)行分時電價地區(qū)的工商業(yè)用戶峰谷電價差普遍在0.5~1.25元/kWh 之間(見下表),這一電價差額越大诽表,對于用戶自行配置儲能用于充放電套利的經(jīng)濟(jì)性就越突出唉锌。

在該應(yīng)用場景下,儲能系統(tǒng)的充放電運(yùn)行工況相對規(guī)律竿奏,即在每天固定的時間進(jìn)行固定深度的充放電寥殖,對電池的循環(huán)性能要求相對較低嗦嗡,因此可以梯次利用被電動汽車替換下的動力電池(通常剩余有效容量70~80% )覆旱,從而大幅降低初始投資成本汛闸;

該應(yīng)用場景還非常合適采用合同能源管理的形式進(jìn)行開發(fā),用電企業(yè)可以不掏一分錢投資平痰,并與第三方儲能系統(tǒng)投資方分享峰谷電價差和儲能成本之間的利潤空間汞舱。

儲能用于負(fù)荷削峰填谷,除了可配置于用戶端(通常稱為“電表后儲能”)宗雇,電力公司也可以在配電網(wǎng)中配置儲能昂芜,對整個區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷曲線做削峰填谷,這一方面可以減少為滿足尖峰負(fù)荷而建設(shè)的調(diào)峰電源投資赔蒲,另一方面也可以利用電池儲能系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性平衡電網(wǎng)的頻率和電壓泌神,提高電能質(zhì)量良漱。

?Solarcity 聯(lián)合創(chuàng)始人兼CTO Peter Rive在談到儲能時曾表示:“從純工程學(xué)的角度看,由電力公司擁有并操作電池儲能系統(tǒng)才是最合理欢际、最高效的選擇母市。”

?分布式光伏+ 儲能的細(xì)分市場损趋,有望在德國患久、意大利、日本浑槽、美國加州蒋失、澳大利亞等分布式光伏滲透率較高、且零售電價大幅高于光伏上網(wǎng)電價的區(qū)域市場全面啟動桐玻。在此類地區(qū)安裝有光伏發(fā)電系統(tǒng)的居民或工商業(yè)用戶篙挽,將多余電力儲存以來在需要時釋放使用,將比把電力輸送回電網(wǎng)收取電價更為劃算镊靴。

在補(bǔ)貼和政策激勵的催化下铣卡,海外市場已全面啟動,國際巨頭爭相布局

隨著儲能成本持續(xù)降低帶來的經(jīng)濟(jì)性的逐步實(shí)現(xiàn)邑闲、以及實(shí)際需求的越來越迫切,部分發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已開始對儲能系統(tǒng)的部署提供財(cái)政補(bǔ)貼或政策激勵梧油,在這種政策催化下苫耸,德國、美國加州儡陨、日本等國家地區(qū)的電網(wǎng)儲能市場已從2013年開始逐步全面啟動褪子。

德國:對光伏+儲能實(shí)施初裝補(bǔ)貼+低息貸款。聯(lián)邦環(huán)境署(BMU)聯(lián)合德國國家開發(fā)銀行推出的支持分布式光伏儲能的政策于2013年5 月1 日生效骗村,標(biāo)志著德國的分布式光伏政策從僅補(bǔ)貼發(fā)電單元擴(kuò)大到了補(bǔ)貼保障光伏發(fā)電的儲能單元嫌褪。

該政策針對裝機(jī)規(guī)模小于30kW 的光伏設(shè)施,規(guī)定給予新安裝光伏發(fā)電同步建設(shè)的儲能設(shè)施不超過600 歐元/kW 的補(bǔ)貼胚股,既有光伏發(fā)電加裝儲能設(shè)施給予不超過660 歐元/kW 的補(bǔ)貼笼痛。

截止今年(2014)5 月,根據(jù)德國國家開發(fā)銀行的數(shù)據(jù)琅拌,在儲能補(bǔ)貼推出后的第一年內(nèi)缨伊,德國共安裝了約4000 個光伏+儲能的項(xiàng)目,該銀行在一年內(nèi)供發(fā)放超過1000萬歐元的直接補(bǔ)貼和約6600萬歐元的低息貸款进宝。

日本:初裝補(bǔ)貼最高可達(dá)儲能系統(tǒng)總投資的2/3刻坊。日本經(jīng)產(chǎn)省(METI)今年5 月正式宣布針對容量為1kWh 以上的鋰電池儲能系統(tǒng)的補(bǔ)貼計(jì)劃党晋,項(xiàng)目首期總預(yù)算為100 億日元谭胚,個人和工商業(yè)申請者最高分別能夠獲得100萬日元和1 億日元的項(xiàng)目補(bǔ)貼徐块。

日本在福島核電事故后,整個電力系統(tǒng)面臨大變革灾而,光伏裝機(jī)比例的快速提升給電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)胡控,儲能毫無疑問是解決這一挑戰(zhàn)的最理想方案。

美國加州:到2020 年強(qiáng)制安裝1.3GW 儲能系統(tǒng)绰疤。加州公共事務(wù)委員會(CPUC )于2013年10月正式通過一項(xiàng)法案铜犬,為使加州能夠消納更高比例的光伏和風(fēng)電,以實(shí)現(xiàn)其可再生能源裝機(jī)比例(RPS)目標(biāo)轻庆,法案要求加州三大電力公司在2020年必須完成總量1.325GW的儲能項(xiàng)目部署癣猾,且不含抽水蓄能項(xiàng)目。

三大電力公司之一的南加州愛迪生(SCE)于今年11 月公布了首批261MW 儲能訂單的中標(biāo)結(jié)果余爆,**超過其最初計(jì)劃的50MW 的首期招標(biāo)規(guī)模纷宇。

行業(yè)巨頭爭相布局:面對電網(wǎng)儲能這一即將爆發(fā)式增長的巨大市場,國內(nèi)外行業(yè)巨頭們已紛紛高調(diào)布局蛾方,且不約而同地選擇了“電池巨頭”+ “變流控制/ 系統(tǒng)集成”的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手的結(jié)盟形式像捶,前者能夠提供電池單元這一電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的核心部件,而后者則具備面向潛在終端客戶的銷售渠道和售后服務(wù)方面的優(yōu)勢桩砰。

今年8 月拓春,韓國鋰電池巨頭三星SDI 與中國光伏逆變器龍頭陽光電源簽署《合作備忘錄》,雙方擬在儲能領(lǐng)域進(jìn)行戰(zhàn)略合作亚隅,之后經(jīng)過多輪協(xié)商和談判后硼莽,雙方于11月4 日在韓國釜山簽署了《合資合同》,雙方將在合肥成立兩家合資公司“三星陽光”和“陽光三星”煮纵,分別從事“電力設(shè)施用鋰離子儲能電池包”和“電力設(shè)施用變流系統(tǒng)和一體化系統(tǒng)”的開發(fā)懂鸵、生產(chǎn)、銷售和分銷行疏。

今年9 月5 日匆光,瑞士電氣設(shè)備巨頭ABB與比亞迪簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,將發(fā)揮各自所長酿联,合作開發(fā)新型電池儲能系統(tǒng)解決方案终息,合作范圍將圍繞四大應(yīng)用領(lǐng)域:并網(wǎng)儲能、電力微網(wǎng)贞让、光伏結(jié)合采幌、船舶系統(tǒng)。

今年11月19日震桶,韓國鋰電池巨頭LG 化學(xué)與德國電氣設(shè)備巨頭西門子簽署協(xié)議休傍,計(jì)劃在工業(yè)化電池儲能系統(tǒng)領(lǐng)域的產(chǎn)品項(xiàng)目開發(fā)和市場推廣進(jìn)行更深入的合作。LG 將提供電池及BMS系統(tǒng)蹲姐,且雙方已決定在明年合作大力推進(jìn)多個大型電池儲能項(xiàng)目磨取,以確立其市場地位人柿。

此外,日本鋰電池巨頭松下與Tesla 的合作似乎容易被忽略忙厌,但實(shí)際上凫岖,松下今年7 月底與Tesla 已正式簽署協(xié)議共同投資建設(shè)位于美國的超級電池工廠,而根據(jù)Elon Musk 的表述逢净,該工廠除了為Tesla 電動車供應(yīng)電池外哥放,未來也將為旗下Solarcity 的儲能業(yè)務(wù)提供低成本的鋰電池產(chǎn)品,而Solarcity 作為目前美國最大的分布式光伏系統(tǒng)安裝商爹土,無疑將是“光伏+儲能”細(xì)分市場中的重要參與者甥雕。

多種技術(shù)路線并存發(fā)展,鉛碳胀茵、鋰電相對占優(yōu)

主流技術(shù)路線比較:電池路線正在逐漸勝出社露,成本優(yōu)勢是關(guān)鍵

從儲能技術(shù)的發(fā)展歷史來看,隨著現(xiàn)代社會電氣化程度的不斷提高琼娘,市場對于能量儲存的需求重點(diǎn)已經(jīng)由熱能儲存轉(zhuǎn)向電能儲存峭弟。從下面的儲能技術(shù)成熟度分布圖上可以發(fā)現(xiàn),大部分完全成熟并商業(yè)化的儲能技術(shù)均用于熱能儲存脱拼,而處于研發(fā)和示范應(yīng)用階段的技術(shù)則以電能儲存為主瞒瘸。

衡量一種電力儲能技術(shù)是否具有商業(yè)化應(yīng)用的潛力,主要需考察的參數(shù)包括:功率和能量密度熄浓、充放電效率(損耗)情臭、規(guī)模化/ 模塊化能力玉组、工作響應(yīng)時間谎柄、循環(huán)壽命丁侄、以及最重要的:成本惯雳。

綜合而言,我們認(rèn)為:在眾多儲能技術(shù)路線中鸿摇,電化學(xué)儲能(即電池儲能)已逐步確立未來應(yīng)用的主流地位石景,其中,鉛酸拙吉、鋰電潮孽、液流等細(xì)分路線均有機(jī)會占據(jù)一席之地;

電池儲能普遍具有功率/ 能量密度大筷黔、易于模塊化部署往史、具備較大降本潛力的優(yōu)勢;

我們相對更看好低成本的新型鉛酸電池(即鉛碳電池)和鋰電池憑借相對成熟的技術(shù)和可接受的成本水平佛舱,在電網(wǎng)儲能市場的第一波爆發(fā)式增長期中占得主要的市場份額椎例。

按儲能設(shè)施的服務(wù)環(huán)節(jié)位置分類:不同的儲能技術(shù)路線挨决,根據(jù)其所具備的不同參數(shù)特性(如容量大、響應(yīng)速度快订歪、適合頻繁充放電循環(huán)等)脖祈,將與能源系統(tǒng)中的各種儲能需求形成匹配,服務(wù)于不同的電網(wǎng)環(huán)節(jié)位置刷晋,大體可分為發(fā)電側(cè)盖高、輸配電環(huán)節(jié)、用電側(cè)(需求側(cè))三大區(qū)域(見下圖)眼虱。

目前度電成本最低的儲能技術(shù)路線為抽水蓄能喻奥,但這種儲能形式的部署受到很大程度的客觀條件限制,既需要一定規(guī)模的自然(或人工)水體蒙幻,又需要有一定的海拔落差映凳,且經(jīng)濟(jì)規(guī)模通常在數(shù)百M(fèi)W,因此僅適用于部分發(fā)電側(cè)部署(如配套核電站建設(shè))邮破;

而電池儲能因其模塊化诈豌、響應(yīng)速度快等特點(diǎn),部署位置就靈活地多抒和,在電網(wǎng)的發(fā)矫渔、輸、配摧莽、用電側(cè)均可部署庙洼,目前許多電池儲能系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)集裝箱形式封裝,也便于在客戶需求變化時調(diào)整其部署位置镊辕。

下表給出了目前市場上可見的各種電化學(xué)儲能技術(shù)的主要參數(shù)和成本水平比較油够,在實(shí)際應(yīng)用中,需根據(jù)不同的應(yīng)用場合對儲能系統(tǒng)所提出的技術(shù)要求征懈,選擇相應(yīng)的技術(shù)路線和產(chǎn)品石咬。

?鉛酸和鋰電大類的技術(shù)參數(shù)范圍很大,同類產(chǎn)品之間仍有較大差異卖哎;

?液流電池大類的功率成本普遍較高鬼悠,因此通常在需要較高“容量/ 功率比”的應(yīng)用場合下才可能擁有較好的性價比。

新型鉛酸電池(鉛碳電池)儲能技術(shù)

鉛碳電池(也稱超級電池)亏娜,是一種將超級電容和鉛酸電池技術(shù)特性結(jié)合為一體的混合電池儲能設(shè)備焕窝,相比傳統(tǒng)鉛酸電池和鋰電池在充放電度電成本和使用性能方面都具有顯著優(yōu)勢;

鉛碳電池的原理是在鉛負(fù)極板中加入活性炭维贺,阻止極板的硫酸鹽化它掂,大幅提升循環(huán)壽命,70%DoD (放電深度)實(shí)驗(yàn)循環(huán)次數(shù)超過 4200次溯泣,量產(chǎn)至少3500次虐秋;

具備電容特性晰韵,充電接受能力高(不影響壽命的情況下充電速度快),設(shè)計(jì)壽命長達(dá)15年熟妓;

幾乎無需維護(hù)雪猪,單位容量的購置成本(元/kWh )較傳統(tǒng)鉛酸電池高50%~100%,使用壽命4~6 倍起愈,因此整個儲能系統(tǒng)全生命周期充放電成本可低至0.4~0.5 元/ 度只恨。

目前國際上擁有成熟鉛碳電池產(chǎn)品并開始商業(yè)化示范應(yīng)用的企業(yè)主要有日本的古河電池、日立電工抬虽,美國的Axion Power 官觅、East Penn 等,且鉛碳電池憑借其長循環(huán)壽命阐污、充電接受能力高等優(yōu)秀特性休涤,示范項(xiàng)目類型廣泛分布于電網(wǎng)調(diào)頻、光伏平滑與電能轉(zhuǎn)移笛辟、風(fēng)電平滑功氨、商業(yè)建筑及社區(qū)儲能等各種應(yīng)用場合。

國內(nèi)目前在鉛碳電池領(lǐng)域具有較多研發(fā)儲備并開始商業(yè)示范應(yīng)用的主要有圣陽股份手幢、南都電源捷凄、天能動力等鉛酸電池企業(yè)。

其他儲能技術(shù)路線簡介:液流電池围来、壓縮空氣儲能跺涤、鈉硫電池

液流電池一般都是由被隔膜分隔成正極半電池和負(fù)極半電池組成,并分別外接正負(fù)極電解液貯罐监透。在循環(huán)泵的作用下桶错,電解液在儲液罐和電池構(gòu)成的閉合回路中進(jìn)行流動,同時發(fā)生氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電池的充放電

目前液流電池主要有三種技術(shù)路線胀蛮,分別是:鋅溴液流電池院刁、鐵鉻液流電池和全釩液流電池,主要區(qū)別在于使用的電解質(zhì)溶液不同醇滥。

鋅溴液流電池最早由袄璞龋克森石油公司發(fā)明超营,是一種高性能鸳玩、低成本、大容量的大型電力儲能系統(tǒng)演闭,該電池的儲能介質(zhì)為溴化鋅溶液不跟,是目前相對較為主流的液流電池技術(shù)之一。

國際上主要有美國ZBB 公司(Nasdaq:ZBB米碰,與國內(nèi)鑫龍電器有合作)窝革、澳大利亞RedFlow (ASX:RFX)等公司參與鋅溴液流電池的研發(fā)和生產(chǎn)购城,國內(nèi)則有北京百能匯通等幾家企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。

鐵鉻液流電池的成本理論上能夠低于鋅溴和全釩液流電池虐译,但目前參與開發(fā)該技術(shù)路線的企業(yè)極少瘪板,國際上只有美國EnerVault 公司參與,今年5月完成了一個由美國能源部資助的示范項(xiàng)目漆诽,國內(nèi)有蘇州久潤正在致力研發(fā)侮攀,并已建成第一臺2kW 系統(tǒng)產(chǎn)品交付大連理工大學(xué)使用。

全釩液流電池是一種以釩為活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的氧化還原電池厢拭。

中科院大連化物所是國內(nèi)較早從事液流儲能電池技術(shù)研發(fā)的單位之一兰英,目前普能公司是國內(nèi)全釩液流電池研發(fā)及商業(yè)化的主力。

壓縮空氣儲能是將電能用于壓縮空氣供鸠,將空氣高壓密封在報(bào)廢礦井畦贸、沉降的海底儲氣罐、山洞楞捂、過期油氣井或人造儲氣井中薄坏,在需要時釋放壓縮空氣推動汽輪機(jī)發(fā)電的儲能方式。

?? 今年5 月寨闹,由雙良節(jié)能與中科院工程熱物理研究所共同打造的中科雙良儲能技術(shù)有限公司在北京正式成立颤殴,公司致力于研制具有世界領(lǐng)先水平的10MW 超臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)。

鈉硫電池技術(shù)早在1970 年代就由美國福特汽車和日本湯淺研發(fā)用于給電動汽車供電鼻忠,近年來主要由日本NGK和東京電力合作研發(fā)生產(chǎn)涵但,并致力于該技術(shù)用于電網(wǎng)儲能的商業(yè)化應(yīng)用,國內(nèi)目前主要有上海電氣參與研發(fā)生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用帖蔓。

較高的能量密度和快速響應(yīng)能力是鈉硫電池的優(yōu)勢所在矮瘟,在其核心部件陶瓷電解質(zhì)管在生產(chǎn)、運(yùn)輸塑娇、運(yùn)行中的高損壞率澈侠,以及 300 ℃以上的工作溫度埋酬,則是鈉硫電池進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的障礙哨啃。

投資策略及重點(diǎn)公司概況

重點(diǎn)布局鉛碳和鋰電儲能龍頭供應(yīng)商,關(guān)注其他技術(shù)路線写妥,長期看商業(yè)模式創(chuàng)新

我們看好儲能產(chǎn)業(yè)在迫切的終端實(shí)際應(yīng)用需求拳球、隨成本下降逐漸體現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性、強(qiáng)力政策支持三大驅(qū)動力下珍特,在未來2~3 年內(nèi)的爆發(fā)式增長機(jī)會祝峻。

我們認(rèn)為儲能行業(yè)的發(fā)展路徑和投資機(jī)會演繹將與光伏行業(yè)十分類似,目前儲能行業(yè)正處于從小范圍試點(diǎn)向大規(guī)模應(yīng)用過渡的初始階段,類似光伏行業(yè)2004~2005年的第一輪爆發(fā)期莱找。

目前階段酬姆,明確的投資機(jī)會將來自于能夠提供高性價比電池單元和充放電控制系統(tǒng)的設(shè)備供應(yīng)商,以及具有技術(shù)和渠道優(yōu)勢的解決方案提供商奥溺。

未來隨著儲能市場規(guī)模的擴(kuò)大辞色、各種電力系統(tǒng)激勵機(jī)制的完善,儲能應(yīng)用潛在的多樣化商業(yè)模式也將孕育出更豐富的投資機(jī)會浮定。

標(biāo)的方面淫僻,建議重點(diǎn)布局鉛碳電池和鋰電池儲能領(lǐng)域的龍頭標(biāo)的:圣陽股份(與日本古河合作鉛碳電池)、陽光電源(與三星合作鋰電儲能)壶唤、南都電源(鉛碳電池)雳灵、比亞迪(鋰電儲能);同時闸盔,建議關(guān)注:雙良節(jié)能(壓縮空氣儲能)悯辙、科陸電子、猛獅科技迎吵、雄韜股份躲撰、鑫龍電器(液流電池)、天能動力等其他技術(shù)路線代表及系統(tǒng)集成商击费。


關(guān)于微控新能源

深圳微控新能源技術(shù)有限公司(簡稱微控或微控新能源)是全球物理儲能技術(shù)領(lǐng)航者拢蛋。公司全球總部位于深圳,業(yè)務(wù)覆蓋北美蔫巩、歐洲谆棱、亞洲、拉美等地區(qū)圆仔,憑借“安全垃瞧、可靠、高效”的全球領(lǐng)先的磁懸浮能源技術(shù)坪郭,產(chǎn)品與服務(wù)廣泛受到華為个从、GE、ABB歪沃、西門子嗦锐、愛默生等眾多世界500強(qiáng)企業(yè)的信賴。

面向未來能源“更清潔沪曙、高密度奕污、數(shù)字化”的三大趨勢,公司持續(xù)致力于為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供能源運(yùn)輸珊蟀、儲存菊值、回收、數(shù)據(jù)化管理提供系統(tǒng)解決方案育灸。

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