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1、储能技术应用场景与商业模式分析一、 储能技术应用场景与商业模式储能在电力系统中具有丰富的应用场景，通常将储能的应用场景分为发电侧、电网侧和用户侧，不同场景下对应的储能系统商业模式有所区别。在发电侧和电网侧，储能系统主要用于可再生能源并网，以平滑电力输出，进而缓解以光伏、风电为代表的新能源发电因其间歇性与波动性对电网稳定性带来的冲击和弃风弃光等电力消纳问题。不同于传统的火电、水电，光伏发电输出功率受到光照强度、温度等因素影响，同时其发电在日间达到高峰进而无法直接匹配傍晚和夜间的用电需求；风力发电由于其受风力驱动的特性进而会受到风速、风力等自然条件影响，输出功率存在季节性甚至日间差异。由于电力的输
2、出、配送、使用同时完成，因此整个电力系统必须时刻处于动态平衡状态，进而对于稳定性提出极高要求，当电源端功率与负荷端功率不同时，电力系统频率发生变化，导致电网不稳定。由于电网并网发电功率和用户端的用电功率均具有瞬时特性，电网始终处于波动变化中。为保障电力系统安全稳定运行，需要电网侧提供辅助服务。根据提供方式的不同，电力辅助服务可分为基本辅助服务和有偿辅助服务。基本电力辅助服务是指机组为保障电力系统安全稳定运行必须提供的无偿辅助服务，包括一次调频、基本调峰、基本无功调节。有偿电力辅助服务包括二次调频、有偿调峰、自动电压控制（AVC）、备用、转动惯量、爬坡、黑启动等。目前发电侧和电网侧储能系统的主要
3、商业模式为提供以调峰调频为主的电力辅助服务并进行收费。在用户侧，提高新能源的自发自用比例和谷电峰用应用比较普遍。户用储能市场主要将光伏发电和储能系统结合，以实现高比例的低成本光伏电力自发自用为目的，降低用户的用电成本并利用储能系统的离网能力提高用户的用电稳定性。此外，电价峰谷价差现象在国内外诸多地区较为常见，因此利用储能系统通过峰谷电价赚取利润具备可行性。因为峰谷价差的存在，无论是工商业用户单独安装储能，还是安装光储一体化的用户均可以在电价处于低谷时利用储能系统存储电能，在电价处于高峰时减少使用电网电能的数量甚至从储能系统中释放电能出售，进而通过峰谷电价获取收益。与此同时，配置储能系统可在停电
4、情况或无电的情况下保障电力供应，将电力短缺带来的损失降至最低。对于存在两部制电价（容量电费和电量电费）的国家或地区，储能还可帮助电力使用者降低容量电费以降低用电成本。二、 便携式储能行业前景分析便携储能采用内置高能量密度的锂离子电池提供稳定的交直流电输出，是一种安全、可靠、便携、稳定、环保的小型储能系统。根据中国化学与物理电源协会数据，全球便携式储能行业的市场规模从2016年的06亿元，大幅上升至2020年的426亿元，年复合增长率高达19028%，预计至2026年将进一步上升至8823亿元，市场前景广阔。三、 物理储能行业概况物理储能作为最成熟并已形成商业化的储能方式，它主要包括抽水蓄能、压
5、缩空气蓄能等。根据中关村储能产业技术联盟（CNESA）数据统计，截至2020年底全球储能装机规模中，抽水蓄能占比达到903%，占据绝对的主导地位。四、 储能变流器市场容量GGII调研显示，2022年，中国储能锂电池产业链规模破2000亿，其中电力储能产业链规模从2021年480亿元，增至2022年1600亿元，其中PCS增幅达248%。根据CNESA统计，2021年阳光电源、科华数据、比亚迪PCS全球出货量位居前三位，占据主要市场。储能变流器作为储能系统充放电开关，是储能系统中的技术壁垒。储能变流器决定了输出电能的质量和特征，很大程度影响着电池的寿命，目前国内形成了成熟的组串式和集中式成熟的规
6、模化储能变流器产业链，伴随着储能装机量的提升，行业进入爆发期，各公司百家争鸣，需求的扩张为这个行业带来巨大红利。同时受限于上游IGBT供应不足，IGBT国产化进程加速，储能变流器行业机遇大增。储能管理系统，是指为基于磷酸铁锂电池、超级电容等储能元件经过多串并组合而成的储能模组提供电源管理、保护等功能的系统。储能管理系统（ESMS）包括但不限于电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）等。储能管理系统作为储能系统的决策中枢，提高储能系统调度效率。随着国家源网荷储一体化布局，电网的调度功能也逐渐凸显，引领电力体系变革。储能管理系统，可以高效的提升系统集成标准化、一体化，新能源发电并网量的增大，
7、对应的管理系统需求也日益旺盛，未来增量可观。储能管理系统对系统BMS、PCS、电表、电芯等进行采集管理和协调控制，实现实时监控、故障告警等功能，并利用峰谷价差储能系统低充高放的方式实现电能移峰填谷，为用户节省电费。源网荷储一体化，简单的可以理解为储能在发电侧、电网侧、用户侧的三种应用途径。发电侧配储，主要指为常见的光伏、风电、水电配储，主要运营模式为电网调峰调频获取收益，同时改善可再生能源三弃问题；电网侧配储，主要的商业模式是将电网一部分容量租给新能源业主，或者参与市场交易；用户侧配储，主要是提高自发自用水平，或者通过峰谷套利等模式降低用电成本。不管在哪种应用场景下，都需要储能管理系统进行智慧
8、管理和调度，进而提升储能的利用效率。基于储能管理系统的AI算法，收集系统数据，制定不同的充放电策略，保证储能的经济性调用。提供热管理的温控系统成为储能系统效率关键因素，是系统效率的保证。目前主要形成了以液冷和风冷为主的技术路线，温度直接影响电池的活性，温差过高或者过低影响储能系统的可用率、寿命和效率等性能，甚至带来安全隐患。传统风冷系统结构简单成本较低，随着系统的发展低功耗、高集成度、高换热效率的液冷逐渐占据主要热管理市场。风冷系统简单成本较低，液冷功耗更低效果更好。风冷系统具备系统简单、制造成本低、便于安装等特点。在电池能量密度低，充放电速度慢的场景有比较多的应用。液冷具备载热量大，换热效率
9、高的特点，在电池包能量密度高，充放电速度快，环境温度变化大的场合得到广泛的应用。液冷系统可以和电池包高度集成，所需空间小，无需担心灰尘，水汽凝结。研究表明，液冷系统具有换热密度大更节能、均温性好、温差更低、占地小效率高、寿命更长的优点。近年来，随着我国能源改型升级步伐的加快，以储能技术与系统为核心的现代智能电网日渐引起重视，储能技术被大规模应用于电力系统的发电、输电、配电、用电的各个环节，不仅推动我国能源供给改革，而且是实现智能电网必不可少的核心技术。据不完全统计，2011-2022年1月期间全球共发生37起储能电站爆炸事故，其中4起发生在中国。储能安全问题亟待解决，储能消防成为维护财产和人身
10、安全的重中之重。因此，相关储能消防安全政策法律法规也在不断完善中，形成一个成熟的行业标准，为储能消防行业的增长提供保障。储能消防系统由火灾报警系统和消防联动系统组成。其核心思想是对报警区域中发生的任何火情及时地感知，并根据其报警级别分别在控制中心给予报警或进行相应的联动处理。主要包括火灾监控、气体灭火系统/高压细水雾灭火系统、灾后防复燃等。形成了完整的储能消防产业链，以及丰富的下游应用场景。锂电池火灾与普通火灾具有较大的区别，锂电池是一种含能物质，具有燃烧激烈、热蔓延迅速；毒性强、烟尘大、危险性大；易复燃、扑救难度大等特征。然而，现有的灭火剂如干粉灭火剂对锂电池灭火几乎没有效果；卤代烷、二氧化
11、碳、七氟丙烷只能扑灭明火，无法从根本上抑制火灾发生，往往稍后会出现复燃，不具备降温和灭火的双重功能，对锂电池的火灾不具有适用性；水喷淋系统技术比较成熟，降温灭火效果明显，成本低廉且环境友好，但以水作为灭火介质的弊端也很明显，耗水量大，扑救时间长，扑灭火灾后将导致储能电站内的电池短路损坏而无法正常使用。因此，针对锂电池，特别是大型储能锂电池系统的火灾隐患进行灭火防护，设计开发新型高效、防复燃灭火剂及灭火剂释放系统和装置，有利于锂离子电池储能系统的大规模商业化应用。五、 电化学储能行业概况电化学储能作为近几年增长最迅猛的储能方式，增长速度由2018年的37%迅速提升到2020年的75%，受益于储能
12、技术的快速进步，单位成本逐渐降低，具备了良好的商业化运用条件，它主要包括以下几种方式：锂离子电池储能、铅蓄电池储能和液流电池储能。由于电化学储能需要考虑寿命、安全性，以及经济成本的问题，而锂离子电池储能具有能量密度高、商业应用广、单位成本不断下降、技术成熟，由此锂离子电池储能成为全球电化学储能的霸主地位。根据数据显示，截至2020年底，锂离子电池占电化学储能装机量的92%，钠硫电池和铅蓄电池分别占比36%、35%。目前锂离子储能主要采用磷酸铁锂电池技术储能市场巨大，随着技术进步，储能方式也会产生缓慢变化，未来代表性的储能技术包括超导储能和超级电容器储能等。六、 储能在产业链中的位置储能电池产业
13、链可分为上游原材料及设备、中游储能系统及集成、下游电力系统储能应用。储能电池上游的原材料主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及结构件等；上游的集成系统设备主要包括涂布机、搅拌机等。产业链中游主要为储能系统的集成与制造，对于一个完整的储能系统，一般包括电池组、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）以及储能变流器（PCS）四大组成部分。产业链下游的应用场景主要发电侧、电网侧和用户侧的电力系统储能。储能系统，主要包括电芯、能量管理系统、电池管理系统、双向逆变器、系统集成等，其中，电芯作用是储备与释放电能，成本占67%，电池管理系统作用是监测、评估、保护、均衡电池等。七、 工商业储能行业
14、前景分析在工商业领域，储能系统主要用途是峰谷套利，即在用电低谷时利用低电价充电，在用电高峰时放电供给工商业用户，用户可以降低用电成本，同时保证用电稳定性。根据WoodMackenzie，IEA，SolarpowerEU，USDOE的数据，全球工商业储能市场新增装机规模预计从2021年的158GWh上升至2025年的940GWh，复合增长率达5618%。八、 储能行业概况及发展前景当前，在全球能源形势日趋紧张、越来越多国家和地区作出碳中和承诺的背景下，储能系统作为能够有效缓解可再生能源的不稳定性以及间歇性，保障电网安全，提高能源利用效率，并降低用电成本的方案而持续受到关注。因此，储能作为全球能源
15、转型的重要环节，其市场需求将伴随能源转型进程的不断深入而扩大。九、 户用储能行业前景分析户用储能可称为家庭储能系统，在用电低谷时，户用储能系统中的电池组能够自行充电，以备在用电高峰或断电时使用。根据WoodMackenzie，IEA，SolarpowerEU，USDOE的数据，全球户用储能市场新增装机规模预计从2021年的95GWh上升至2025年的934GWh，复合增长率达7707%。十、 全球储能市场现状各国能源结构在碳中和背景下加速转型，全球储能市场近年保持高速增长态势。据中关村储能产业技术联盟（CNESA）统计，2021年全球新增投运电力储能项目装机规模达183GW，同比增长185%，已投运累计装机规模达2094GW，同比增长9%。其中，新型储能新增投运规模翻番达到102GW，已投运装机规模累计254GW，同比增长68%。美国、中国、欧洲为前三大市场，合计占全球市场的80%（根据2021年新增新型储能项目规模计算）。
