2020年预计 <1200 >10000
<0.15 <0.1 0.25
工程建设与运行成本 （元/kWh）
电池储能综合度电成本 （元/kWh次）
如果通过储能在用户侧进行峰谷差价套利（arbitrary），那么锂离子电池系统目 前已经接近该应用模式的技术经济拐点。
15
磷酸铁锂电池技术经济性变化趋势
2007年-2015年 国内磷酸铁锂多条自动化生产线陆续投产，并不断改进，代表国内水平的比亚迪、 CATL等不断提升生产线建设能力。 第一代大容量磷酸铁锂电池，主要从消费类钴酸锂进行放大样，各项技术指标难以
城市峰值负荷快速增长与线路容量瓶颈问题
设备重载、满载压力大； 城市商业区受到电商模式冲击，其负荷特征变化明显 城市内电动汽车充电桩布局受配电资源制约
城市内变电站35kV、10kV用电间隔资源紧张；
线路负载分布不均、个别线路利用率低； 城市内电力设施建设费用不断提高。
北京市典型日负荷分布
大规模可再生能源接入 用户智能化、互动化
• • • • • • • •
平滑功率输出，降低功率波动越限概率以及爬坡率 提高可再生发电日前计划跟踪能力 参与调峰 分布式电源接入 削峰填谷 应对灾变，保证供电可靠性 满足特殊负荷的电能质量需求 灵活配置能源供应，提高现有输配网络利用率，延缓 输配电设备投资
储能在电力应用的切入点 典型储能应用示范案例
应用模式切入点
用电客户利用储能装置调峰填谷 储能提高输配电设施应用率模式 储能参与需求侧管理应用模式 提高可再生电源的友好接入 基于局域能源互联网概念的终端能量管理 优化及多能源高效利用模式 客户侧虚拟电厂应用模式 调频、调峰、调压、黑启动等辅助服务
直接应用价值
1.0124
0.6018 0.919 0.819 1.0052 0.7602 0.871 0.5393 0.8007 0.6567
17
目 录
1 2
电化学储能应用现状及发展
储能应用市场价值的思考
高电压、大容量
电网规模庞大
控制设备更多
G侧，高比例新能源接入
运行方式复杂
L侧，电动车等具有双向潮 流及时空不确定性负荷接入
4
1.3、中国大规模集中式可再生能源接入困难
中国风电并网容量10年增长100倍，光伏5年增长100倍，新能源已成为第3大主力电源。 由于风能、光伏发电的波动性和间歇性，造成新能源安全稳定运行和有效消纳问题非 常突出。
10年增长100倍
5年增长100倍
风电并网容量 (MW)
光伏并网容量 (MW)
中国新能源发展目标
储能引入将提高用 户侧分布式能源接 入能力、应对灾变 能力、保证供电可 靠性、满足电能质 量需求、削峰填谷
波动性、间歇性可 再生能源的大规模 接入引发电网稳定 性，需要借助储能 手段提高接纳能力
发电
输电
配电
用户
储能技术是涉及多学科的不断更新换代的战略性前沿技术
储能在电力系统的应用模式
2010年12月美国能源部发布《电力系统对大规 模储能技术应用需求》报告，根据当今电力系 。 统的技术需求特征，将储能应用模式分为5大类 17项，受到多个国家的认可。
电化学储能中，锂离子电池的项目数占比、装机容量占比最大，其增长幅度 也最快，已成为发展最快的电化学储能技术
12
国内外应用现状
80
2500
不同应用领域储能装机容量(MW)
可再生能源领域 分布式与微网领域 输配电与终端领域 辅助服务
可再生能源发电
2000
不同应用领域项目数量(个)
60
可再生能源发电 分布式发电与微网 输配电与终端用能 辅助服务
传统电网升级方式的变革
输电应用 • 参与调频、调峰等辅助服务
国内外应用现状
储能载体形式 示范数量 已建成最大规模的示范电站 （含在建）
46 20MW/20min(智利2010年) 14MW/63MWh(中国2011年) 15MW/15min(美国2011年) 34MW/6h(日本2009年) 25MW/3h(美国2012年) 1MW/4h(美国2013年) 27MW/15min（美国2004年） 2MW（德国2014年初） 20MW/20min(智利2010年) 90MW/12h(美国2009年) 50MW/8h(西班牙2013年) 72MW/30min(美国2010年) 20MW/15min(美国2012年) 2MW/250h（美国2011年）
适应储能技术要求；（2007-2009）
第二代大容量磷酸铁锂电池，探索大容量动力电池的独特工艺，循环寿命等指标得 到提升；（2010-2012）
第三代，随着正极、负极、隔膜、电解液原材料供应的品质提升和规范，电池特性
发生巨大提升。（2013-2015） 2016年是第四代电池的起点，储能用磷酸铁锂电池将于动力电池技术路线开始分道 扬镳。动力电池追求高能量密度，三元电池是重点，而储能电池追求长寿命、低成 本、大容量和高安全，改进型磷酸铁锂和钛酸锂受到关注。
13
锂离子电池将是储能市场的先锋
锂离子电池储能是目前转换效率最高的储能方式；


钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和钛酸锂电池，均能保证其能量效率在95%以上 铅酸90%；液流电池75%；钠硫电池85%
锂离子电池已经形成规模的产业链

动力电池需求带动锂离子产业
液流电池和钠硫电池目前还是少数几家垄断技术局面
锂离子电池
铅酸电池
11 17 8 5 2 2 8 20 30 11 11 6
电化 学 储 液流电池 能 钠氯化镍电池
镍镉电池 氢储能 其它电池 蓄冰/蓄冷水
钠硫电池
相变 融盐储能 储能
热储能
机械 飞轮储能 储能 小型压缩空气储能 电磁 超导储能 储能
3
2.5MW/3s(美国2012年)
11
国内外应用现状
1.3712
0.9904 1.201 1.166 1.3815 1.0752 1.3141 0.9689 1.3269 1.0893
0.8525
0.6850 0.747 0.712 0.8289 0.6450 0.8686 0.6909 1.0322 0.9093
0.3588
0.3886 0.282 0.347 0.3763 0.3150 0.4431 0.4269 0.5262 0.4326
18
19
20
21
分布式电源引起的配电网电压偏差、逆向潮流
储能应用需求背景
减排压力推动电 力能源结构变革
资源约束迫使电 网从功率传输转 向电量传输
传统扩容方式受限于输 电走廊布局等资源限制 与负荷需求不断增长之 间的矛盾，引入储能能 有效缓解矛盾，并延缓 设备更新投资，提高网 络资源和设施利用率
用户侧提出高质 量、个性化和互 动化供电需求
锂离子电池性能具有巨大提高的空间
循环寿命、动态响应能力、倍率特性、成组规模均不断提高 新型锂离子电池研究技术储备较强
锂离子电池成本具有巨大下降空间 锂资源丰富； 锂离子电池材料和成品制造过程不高耗能，也不借助于贵重金属 属于环保类产品
磷酸铁锂电池储能系统技术经济性变化趋势
2010年 LFP电池系统售价(元/kWh) LFP电池组寿命@100%DOD （次） 储能PCS售价 （元/kW） 储能系统转换效率 (含PCS和变压器) 电池系统度电成本 （元/kWh次） 3750 2000 2500 88% 2.13 0.4 2.42
5
1.4城市负荷快速增长与线路容量瓶颈问题
城市电网的峰谷差率逐渐增大，达到30%以上，而在大城市达到40%~ 50%;
夏季空调制冷负荷就已接近华中、川渝电力负荷的1/3，华东达28.7%，京津唐达 28.9%。 许多城市全年用电高峰由原来夏季一个高峰，向夏季和冬季两个高峰发展。日用电负 荷曲线也发生明显变化，从原来早晚两个峰的“驼峰”形状转变为两峰之间负荷趋向 平坦，日高峰负荷持续时间延长。
可再生能源发电
分布式发电
40
1500
1000
20
500
0 2010
0
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
时间(年)
时间(年)
各应用领域中项目数占比
各应用领域中装机容量占比
在各领域中的应用现状： 在可再生能源领域应用的项目数占比、装机容量占比均最大， 增长态势也最明显 在分布式与微网领域应用的项目数占比增长速率较快 在可再生能源发电、分布式与微网领域中的应用已备受关注
工业
农业
商业
居民
其他
美国 日本 德国
24.9 34.3 44.2
0.2 0.1 1.7
34.3 33.4 26.1
37.1 30.0 25.0
3.6 2.3 3.1
法国
韩国 中国
30.8
51.7 73.5
0.8
2.2 1.9
30.8
32.2 11.8
34.4
13.4 11.8
3.3
0.5 0.0
1、增量市场； 2、电源变革； 3、用电变革。
2017年国家电网公司技术标准创新奖推荐材
中国电力科学研究院
惠 东
目 录
1 2
电化学储能应用现状及发展
储能应用市场价值的思考
1.1、中国电力需求持续增长
中国经济在不断发展，对电力需求持续增长。与发达国家相比，目前中国人均用电量 较低，中国的用电结构不太合理。中国发电装机容量世界第一，但火力发电比例过高。