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1、儲能電站系統全面解析目錄儲能基礎知識儲能應用場景儲能成本分析2一、儲能基礎知識1.1.1 1 系統的定義系統的定義、功能功能、組成組成儲能技術是指利用化學或者物理的方法將一次能源產生的電能存儲起來，并在需要時釋放。包括能量和物質的輸入和輸出、能量的轉換和儲存設備。電池儲能系統（Battery Energy Storage System，簡稱BESS）是一個利用采鋰電池/鉛電池作為能量儲存載體，一定時間內存儲電能和一定時間內供應電能的系統，具有平滑過渡、削峰填谷、調頻調壓等功能。目前儲能系統主要由儲能單元和監控與調度管理單元組成：儲能單元包含儲能電池組（BA）、電池管理系統（BMS）、儲能變流器

2、（PCS）等；監控與調度管理單元包括中央控制系統（MGCC）、能量管理系統（EMS）等。3一、儲能基礎知識1.1.2 2 主要技術路線類型主要技術路線類型4一、儲能基礎知識1.1.2 2 主要技術路線類型主要技術路線類型各種技術路線的主要特點5一、儲能基礎知識1.1.2 2 主要技術路線類型主要技術路線類型鈷酸鋰磷酸鐵鋰三元（鎳鈷錳）三元（鎳鈷鋁）錳酸鋰鈦酸鋰6項目項目三元三元NCM磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰LFP材料結構特性層狀結構（111）正交橄欖石型結構理論容量250 mAh g-1170 mAh g-1實際克容量160-170 mAh g-1110-165 mAh g-1標稱電壓3.6 V3.2

3、 V電壓范圍3.0-4.3 V2.8-3.65 V質量能量密度約249 Wh/kg約135 Wh/kg循環壽命3000次5000次安全性1.主要是由鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰三種材料組成1，.熱穩定性好，其晶體結構中的氧以磷氧四面體熱穩定性較差，220左右產生氧氣；200左右結構存在，在1000條件下都不會釋放氧氣；發生分解，反應劇烈；2.800左右發生分解；2.在內短、局部高阻抗過熱、外短、擠壓、穿刺、3.發生意外時，內部只有可燃物（還原性氣體和碰撞等條件下內部極芯溫度及易達到200-液體）和點火源，沒有助燃劑（氧氣），爆炸300，產生大量氧氣，易著火?？赡苄缘?。成 本成本更高成本更低小結1.能

4、量密度：三元鋰電池能量密度更高（層狀結構利于鋰離子嵌入和脫出），約為同質量磷酸鐵鋰電池的1.8倍左右，項目容量占地面積??；2.循環壽命：磷酸鐵鋰電池循環壽命長，放電電壓平臺平穩，充放電過程中無相變；三元電池放電平臺不平穩，充放電過程中存在相變造成容量衰減，循環壽命較短；3.安全性能：磷酸鐵鋰結構穩定，安全性能更好。7一、儲能基礎知識1.1.3 3 基礎名詞基礎名詞、概念概念、對應的英文單詞對應的英文單詞系統組成系統組成 電池儲能系統（Battery Energy Storage System，BESS）電芯（Battery Cell）：單個電池，電池的最小單元；電池模組（Battery Mod

5、ule/Pack）：一系列單個電池的標準封裝；電池架/簇（Battery Rack/Cluster）：一系列電池模組組成的儲能單元；電池匯流柜（Battery Collection Panel,BCP）：介于電池機架和儲能逆變器之間,類似于光伏直流匯流箱；儲能變流器(Power Conversion System,PCS):雙向直流交流逆變器；電池管理系統(Battery management system,BMS)：智能化管理及維護各個電池單元，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。能量管理系統(Energy management system,EMS)暖通空調系統

6、（HVAC）:通常用在電池集裝箱內，保證電池通風散熱和保暖；QG18一、儲能基礎知識電芯（Battery Cell）：單個電池，電池的最小單元；電池模組（Battery Module/Pack）：一系列單個電池的標準封裝；電池架/簇（Battery Rack/Cluster）：一系列電池模組組成的儲能單元；9一、儲能基礎知識1.1.3 3 基礎名詞基礎名詞、概念概念、對應的英文單詞對應的英文單詞電池匯流柜（Battery Collection Panel,BCP）：介于電池機架和儲能逆變器之間,類似于光伏直流匯流箱；儲能變流器(Power Conversion System,PCS):雙向直流

7、交流逆變器；電池管理系統(Battery managementsystem,BMS)：智能化管理及維護各個電池單元，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。暖通空調系統（HVAC）:通常用在電池集裝箱內，保證電池通風散熱和保暖；10一、儲能基礎知識1.1.3 3 基礎名詞基礎名詞、概念概念、對應的英文單詞對應的英文單詞性能指標性能指標電池容量：能夠容納或釋放的電荷Q，即電池容量（Ah）電流（A）x 放電時間（h），單位一般為Ah（安時）。比如儲能電池標注96Ah，那么在工作時電流為96A的時候，理論上可以使用1小時。電池能量：電池儲存的能量，單位為Wh（瓦時），能量（W

8、h）=電壓（V）電池容量（Ah）。例如 3.2 V/96Ah的電池，其能量為307.2Wh，而如果我們把4節這樣的電池串聯，就組成了一個電壓是12.8V，容量為96Ah的電池組，雖然沒有提高電池容量，但總能量確提高了4倍。充放電速率（C-Rate）：放電倍率是指在規定時間內放出其額定容量時所需要的電流值，它在數值上等于電池額定容量的倍數。即：充放電電流（A）/額定容量（Ah），其單位一般為C(C-rate的簡寫)，如0.5C，1C等11一、儲能基礎知識1.1.3 3 基礎名詞基礎名詞、概念概念、對應的英文單詞對應的英文單詞性能指標性能指標荷電狀態（State of charge，SOC）荷電狀

9、態，電池剩余容量,范圍是01,1表示電池完全充滿，0表示電池完全放電；放電深度（Depth of discharge，DOD）表示電池放電程度的一種量度，為放電容量與額定容量的比值，單位為，例如，80DOD，是指放電時放出額定容量的80停止電池剩余容量（End of life，EOL），EOL 80%意思是在其使用一段時間后其電池總體容量衰退至初始容量的80%，對應的有BOL，Beginning of Life。12一、儲能基礎知識1.1.3 3 基礎名詞基礎名詞、概念概念、對應的英文單詞對應的英文單詞性能保證性能保證保證發電容量（Guaranteed power capacity，GPC）:

10、儲能系統在規定的使用時間內放出的最低容量。循環效率（Round-trip Efficiency，RTE）：考慮充放電時的設備損耗及自耗電后，電池充滿狀態下AC端放出的全部電量與AC端充滿所需的電量之比。循環壽命（Cycle life）：電池的壽命分為循環壽命和日歷壽命兩個參數。循環壽命指的是電池可以循環充放電的次數。即在理想的溫濕度下，以額定的充放電電流進行充放電，計算電池容量衰減到80%時所經歷的循環次數。日歷壽命是指電池在使用環境條件下，經過特定的使用工況，達到壽命終止條件(容量衰減到80%)的時間跨度。一般業主可能會考核兩者的較小值。13一、儲能基礎知識1.1.3 3 基礎名詞基礎名詞、

11、概念概念、對應的英文單詞對應的英文單詞自放電（Self-discharge）：電池充滿電之后，在與外電路沒有接觸和常溫放置的條件下，其電容量會自然衰減，通常，環境溫度對其影響較大，過高溫度會加速電池的自放電。電池容量衰減（自放電率）的表達方法和單位為：%/月14一、儲能基礎知識1.1.4 4 主流廠家產品及特點主流廠家產品及特點電芯CATL15電芯BYD16電芯南都電源17電芯?；履茉?8電芯上海電氣國軒19系統集成CATL風冷方案20系統集成CATL液冷方案21系統集成BYD液冷方案22系統集成BYD液冷方案外觀圖23系統集成深圳科陸24系統集成陽光電源25系統集成上能電氣26系統集成上能

12、電氣27典型集裝箱式儲能站典型集裝箱式儲能站28典型站房式儲能站典型站房式儲能站29一、儲能基礎知識1.1.4 4 儲能系統電氣接線儲能系統電氣接線30儲能站電氣接線儲能站電氣接線311.1.5 5 儲能系統控制架構儲能系統控制架構電池管理系統BMS一般包括四級SCU（System Site Control Unit）BSU（Battery Stack Control Unit）BCU（Battery Cluster Control Unit）BMU（Battery Module Monitoring Unit）主要功能實時電壓、電流、溫度等監控實時荷電狀態SOC估計各種過充、過放、過流、過壓

13、、欠壓、高溫、低溫等異常情況警報和保護建立BMS的各個部分與EMS的通訊321.1.5 5 儲能系統的控制架構儲能系統的控制架構331.1.6 6 儲能系統的消防儲能系統的消防341.1.6 6 儲能系統的消防儲能系統的消防351.1.6 6 儲能系統的消防儲能系統的消防361.1.6 6 儲能系統的消防儲能系統的消防371.1.6 6 儲能系統的消防儲能系統的消防381.1.6 6 儲能系統的消防儲能系統的消防391.1.6 6 儲能系統的消防儲能系統的消防401.1.7 7 儲能系統的通風儲能系統的通風（HVACHVAC）模組風扇電池簇風扇空調+風道空調風冷411.1.7 7 儲能系統的通

14、風儲能系統的通風（HVACHVAC）液冷421.1.8 8 儲能系統的生產周期儲能系統的生產周期、運輸運輸、儲存及安裝儲存及安裝集裝箱式集裝箱式一般50MWh的儲能系統從合同簽訂到交貨約45個月站房式站房式431.1.8 8 儲能系統生產儲能系統生產、運輸運輸、儲存及安裝儲存及安裝磷酸鐵鋰電池的儲存溫度在18-25 較適宜存儲倉庫應保持干燥、通風，控制濕度倉庫應滿足9級危險品存儲等級主要原因：1）存儲條件不同，上電的要求周期會有較大差別，目前在25左右，不太 強調限定時間，但會產生損耗（日歷衰減）2）留給安裝隊伍的窗口期同樣跟溫度有強相關，溫度適宜的情況下，停留2個月也問題不大，但溫度超過45

15、，則不能超過2周，55到60，一般不能超過7天（或者更短），60以上存儲可能會失去質保。3）如果存儲環境不理想，空調的安裝必須在設備落位后最遲兩周內完成并空調的上電。4）建議要分批運輸，防止庫存40%SOC(40%SOC)ESS storage degradation45For 28 days 1.46%35For 28 days 0.72%25For 28 days 0.42%441.1.8 8 儲能系統生產儲能系統生產、運輸運輸、儲存及安裝儲存及安裝集裝箱式安裝集裝箱式安裝451.1.8 8 儲能系統生產儲能系統生產、運輸運輸、儲存及安裝儲存及安裝站房式安裝站房式安裝461.1.9 9 性

16、能考核性能考核紅海項目性能考核主要包括：1）保證發電容量，GPC：注意定義，一般定義為考核點處全生命周期都需達到的最低容量。但紅海項目要求僅并網時的容量，后續年份衰減不低于投標文件時的保證值。額定容量并網點處容量GPC471.1.9 9 性能考核性能考核2）循環效率，RTE（注意自耗電是在儲能系統取電還是在電網取電）充電：Rated Capacity x DoD x Group Effeciency/PCS losses/MV transformer losses/Cable losses/Measurement error+Auxiliary consumption（MW）x Chargin

17、g hours=Charging capacity放電：Rated Capacity x DoD x Group Effeciency x PCS losses x MV transformer losses x Cable losses x Measurement error-Auxiliary consumption（MW）x Discharging hours=Dischargingcapacity RTE=Discharging/Charging 一般85%左右481.1.9 9 性能考核性能考核3）待機狀態下的自耗電 Auxiliary Consumption during Stan

18、dby 暖通、照明、PCS待機、MV變壓器待機、儲能待機等狀態下的自耗電491.1.9 9 性能考核性能考核4）設計使用壽命循環壽命和日歷壽命的較低者。例如:每天一充一放，每年365次充放電，15年循環壽命為5475（5500）次。一般會考核15 年或5500次較低者充放電的工況（一天幾次）需與業主明確5）其他可能考核的指標：備品備件；備品庫（續提供合適的存儲環境）；質保期；增補策略50目錄儲能基礎知識儲能應用場景儲能成本分析51二、儲能應用場景52二、儲能應用場景53二、儲能應用場景54二、儲能應用場景55二、儲能應用場景能量型需求特點：1.深度充放電，充放電次數較少，幾個Cycle/天，工

19、商業儲能最大可進行3Cycle/天，光、風儲等2Cycle/天2.深度充放電，平均充放電容量大于50%SOC3.一般采用1C以下充放電倍率的電池4.單次充放電時間較長，至少1小時5.響應速度要求不高，小于10秒6.多數無過載能力要求7.容量從100kWH上百MWH功率型需求特點：1.淺充淺放，充放電轉換次數頻繁，每天0次百次不等2.淺充淺放，平均充放電容量小于50%SOC3.對充電倍率要求較低，一般大于1C，對放電要求較高，一般在2C以上（現在基本不再應用2C系統，采用1C超配滿足要求）4.單次充放電時間短，不超過15分鐘5.響應速度要求很高，小于100ms6.一般要求1.2倍的短時過載能力7

20、.容量從100kWH幾十MWH56二、儲能應用場景57二、儲能應用場景58二、儲能應用場景光伏出力儲能放電儲能充電電網調度59二、儲能應用場景風電風電+儲能解決方案儲能解決方案60目錄儲能基礎知識儲能應用場景儲能市場與成本分析61三、儲能市場與成本分析儲能市場現狀截至2019年2月，各地區和國家的兆瓦級儲電項目概況（包括在運項目和計劃建設項目）如下圖所示。其中，美國領先，其次是歐盟各國（尤其是英國、德國）、澳大利亞、日本、中國和韓國）。62三、儲能市場與成本分析儲能市場發展展望全球儲能市場累計裝機量將全球儲能市場累計裝機量將從從2019年的年的11GW/22GWh增至增至2050年年1,676

21、GW/5,827GWh未來三十年間全球投資額預計未來三十年間全球投資額預計達達6620億美元億美元。目前到2050年，全球儲能市場以18%的年復合增長率增長。到到2050年年，中國中國、美國和印度美國和印度的儲能部署累計規模占比的儲能部署累計規模占比約約36%。其他領先的儲能市場包括東南亞、日本、澳大利亞、德國伊比利亞、韓國和英國市場，到2050年，全球電網級儲能項目占比約70%，其余約四分之一為居民及工商業用戶側儲能。，、63三、儲能市場與成本分析儲能成本分析電芯成本64三、儲能市場與成本分析儲能項目成本差異較大，主要受項目規模、配置要求、復雜程度、冗余度及當地法規的影響。放電時間為 4小時

22、的儲能系統平均成本為370美元/kWh，而放電時間為0.5小時的儲能系統平均成本為633美元/kWh。其主要差別在于不同功率能量比的系統，在同等電池量的條件下所需的PCS量不同，功率越高需要的PCS越多，相應成本越高。此外，功率越高的儲能系統對于電芯性能要求也越高，相應的電芯成本會顯著增加。200182155148130113955850464239373520202020202020201816151413121298270237225203183162050100150200250300350050100150200250300350201920202021PCS能量轉換系統2022202

23、320242025USD/kWh1h（1C）能量型儲能系統成本分析電池模組變壓器EMS能量管理系統#REF!270245220195171146121961381351311251191101039960606060606060602726262523213820371946454543424054151148244841537734231101002003004005006000100200300400500600201820192020PCS能量轉換系統202120222023EMS能量管理系統20242025USD/kWh0.5h（2C）功率型儲能系統成本分析電池模組變壓器其他費用65三

24、、儲能市場與成本分析2020年上半年已開標的5個1C儲能項目價格匯總如下，這五個項目中，廠家的平均投標價格約為245.1USD/kW，低于此前彭博新能源財經預期的270 USD/kW，主要原因由于彭博統計的項目包括眾多海外項目，成本價格略高。而國內已開標項目的最低價已經達到203.9 USD/kW，未來還有進一步下降空間。1h（1C）能量型儲能系統成本分析2001821551481301139558504642393735202020202020202018161514131229827023722520318316205010015020025030035005010015020025030

25、03502019202020212022USD/kWh20232024EMS能量管理系統2025電池模組PCS能量轉換系統變壓器項目名稱裝機容量最低價格（元/wh）美元（USD/kWh）最低價投標人平均價（元/wh）美元（USD/kWh）譙北20MW/20MWh1.59237.3國軒高科1.84274.6華能新泰10MW/10MWh1.31195.5南都電源1.61240.3申能5MW/5MWh1.15171.6南都電源1.36203.0高力板5MW/5MWh1.44214.9昆蘭1.75261.2天驕綠能5MW/5MWh1.34200.0科華恒盛1.65246.3平均價203.9平均價245

26、.166三、儲能市場與成本分析Battery PCS+MV+Cable 1C系統：0.5C系統：0.25C系統：EPC成本：110120 USD/kWh（寧德160170）70 80 USD/kW180200 USD/kWh145160 USD/kWh127140 USD/kWh站房/0.70.75;集裝箱/0.80.85紅海儲能項目詢價情況廠家供應商方案設備單價（USD/kW)深圳科陸?；娦?科陸PCS站房式106.79上海電氣國軒電芯+陽光/上能PCS站房式117.88能源重工寧德電芯+上能PCS站房式126.31陽光電源?；娦?陽光PCS站房式125.00比亞迪比亞迪電芯+比亞迪PCS集裝箱液冷118.0767End.Thanks68