《先進儲能技術及發展趨勢》-蘇州艾侖捷儲能科技有限公司.pdf

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1、1先進儲能技術及發展趨勢Advanced energy storage technology and development trendsRev.202407引言技術創新12目目 錄錄CONTENTS智能化升級3系統模塊化4可持續與環保5多場景應用6引言引言國家戰略之能源中長期科技國家戰略之能源中長期科技規劃規劃煤炭可再生能源核能智能電網儲能氫能能源消費清潔低碳安全高效發展煤炭等化石能源清潔高效開發利用技術，降低化石能源消費量和占比發展可再生能源和先進核能技術，大幅提高非化石能源占比突破智能電網、先進儲能，提高電能在終端能源消費中的比重；節能優先，提高能效問題挑戰煤炭仍占主導地位環境污染碳排放

2、高用能效率和電能占比較低新能源技術創新能力不足能源安全形勢嚴峻化石能源清潔化清潔能源規?；屡f能源綜合化能源中長期科技規劃編寫組發展可再生能源、規模儲能、電動汽車和智能電網是優化我國能源結構，保障能源安全的國家戰略，也是實現2030碳達峰、2060碳中和的主要技術路徑當前儲能技術當前儲能技術概述概述抽水蓄能抽水蓄能是最成熟的大規模儲能技術，但受限于地理位置和建設條件。壓縮空氣壓縮空氣儲能儲能能量轉換率低，通常在40%-60%之間；不太適合需要快速響應的電力調節需求飛輪儲能飛輪儲能通過加速旋轉的飛輪存儲動能，在需要時轉換為電能。超級電容器儲能超級電容器儲能提供極高功率密度和幾乎無限的循環壽命，適

3、合于瞬時功率補償和短時能量存儲。電化學電化學儲能儲能利用可逆化學反應來儲存和釋放電能的能量存儲技術。能源能源存儲存儲壓縮空氣儲能抽水儲能飛輪儲能超級電容儲能鋰離子儲能容量單機可達300MW，適用于大規模儲能場景儲能容量大適合長時間儲能功率密度大，容量相對較小，適用于短時間大功率需求能量密度較低，適用于短時高功率場景能量密度高，容量可組合，適用于多種規模的儲能需求使用壽命 3050年4050年1530年充放電次數100萬次12000次，可靈活替換制造成本 成本較低40006000/KW45007000元/KW10001500元/KW10002000美元/KWh10001500元/KWh能量效率

4、60%70%70%80%可達到90%可達到90%可達到93%場地要求 場地較大，需要高壓容器場地限制高，需要足夠的水源、水庫高度差穩定和堅固的基礎，場地隔振較小的物理空間場地要求小，需考慮散熱空間及安全性措施響應速度 負載從0100%需要39分鐘負載從0100%需要13分鐘毫秒級響應時間毫秒級響應時間毫秒級響應時間安全性安全性高，無燃燒或爆炸風險技術成熟、安全性高高可靠性，無污染安全性高，不易自燃或爆炸存在熱失控風險各儲能技術特性對比各儲能技術特性對比新藍海：工商業儲能新藍海：工商業儲能系統系統儲能電池出貨量將保持高速增長勢態，2020-2026年年均復合增長率達60%。預計2026年全球出貨

5、量將超過1TWh，中國貢獻840GWh。更具市場競爭力的儲能產品更具市場競爭力的儲能產品電力儲能應用頻率高、時長久，要求電池長壽命有效通過技術創新、規模優勢降本增效提高調峰調頻性能、滿足降本增效的內在需求安 全 和 壽 命安 全 和 壽 命 問 題問 題壽命是儲能收益壽命是儲能收益的關鍵核心利器的關鍵核心利器近幾年，國內外儲能工程應用中均有火災、爆炸事故發生，造成了嚴重的經濟損失及社會影響。儲能系統的安全問題，已成為儲能產業面對的瓶頸之一。引起安全事故的主要原因有：n電芯失效:制造缺陷、電池的不一致等制陷；不恰當的使用過程中析鋰，短路，過熱；電芯材料中三元鋰結構不穩定，高溫分解產生氧氣，導致起

6、火爆炸n系統濫用:絕緣失效引發短路，異常電流，異常發熱等引發電池內短路，漏夜，開閥等安全失效；過充，過放后再充電，過流，過溫等濫用也會造成電池失效n環境風險：高濕、鹽霧、低溫、高溫、溫濕度變化加速電池老化衰減、引發電池絕緣失效短路、引起電池過熱觸發熱失控;導致電池系統可靠性失效n管理失效：包括 BMS、EMS、PCS 等之間的通信失效，管理邏輯和硬件的故障導致電池的監控管理失效造成電池濫用熱失控;關鍵部件（電路板、接觸器等）失效導致打火、拉弧，電芯間出現缺陷時，信號不能及時傳輸到管理系統中，通常是在起火后告警，無預防預警功能電池的壽命和電池的均一性，充放電倍率，充放電深度，環境溫度，溫差，擱置

7、時間，使用工況等息息相關，不適合的使用條件和電池溫度將引發電池內部發生不利化學反應，生成不必要的化合物，加速電池壽命衰減：n木桶效應：根據串并聯電路基本特性，串并聯鏈路上的電池可用容量只能達到最弱電池模組的容量，產生電池模組串聯失配，使其它電池容量無法被充分利用n環流問題：電芯不一致，新舊電池內阻差異造成環流，電池溫度升高，加速新電池老化。同時系統散熱能耗高，進一步降低充放電效率n熱管理問題：使用空調風冷對電池進行散熱時，當機柜距離空調較遠時，箱內電池溫差易大于 10 度，電池模組間溫升差異會造成內阻差異進一步增大，由于木桶效應，將導致全部電池壽命進一步縮短n低溫高溫問題：電池長期處于過低或過

8、高的溫度環境也會導致電池壽命快速衰減安全問題觸目安全問題觸目驚心，財產損驚心，財產損失后果嚴重失后果嚴重安全和壽命問題-影響電化學儲能行業健康、迅捷發展的核心問題儲能系統儲能系統可發展可發展路線路線技術技術創新創新智能化智能化升升級級系統系統模塊模塊化化可持續與可持續與環環保保集成更先進的物聯網（IoT）與人工智能（AI）技術，實現儲能柜的智能監控、預測維護和優化調度，提高系統自動化與響應速度。強化安全設計，采用更環保的材料與制造工藝，確保儲能柜在整個生命周期內的可持續性。不斷推進電池技術革新，尤其是固態電池等新型儲能技術的商業化應用，提高儲能效率、能量密度和循環壽命。發展高度集成、易于部署和

9、擴展的模塊化設計，降低安裝成本，提升靈活性，滿足多樣化應用場景需求。多場景多場景應應用用能夠在多種氣候和地理條件下穩定工作，特別是對于戶外安裝的儲能系統，其耐候性尤為重要。儲能柜的未來發展將是一個技術迭代快、應用場景廣、智能化程度高的發展趨勢，對于推動全球能源結構的綠色轉型具有重要意義。行業認知存在偏差，蘊藏發展大機會！技 術技 術 創 新創 新固態電池研發固態電池研發分布分布固態電池的硏發已成為世界范圍內的焦點固態電池技術固態電池技術革新革新 本質安全 全溫區 長循環(15000次 15年以上)預鋰化技術納米固態電解質涂層隔膜低阻抗連續界面構筑納米硅碳負極原位固態化 低度電成本 高倍率 結構

10、件數量少數 據數 據 測 算測 算0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%第1年 第2年 第3年 第4年 第5年 第6年 第7年 第8年 第9年 第10年第11年第12年電池健康度SOH對比磷酸鐵鋰電池固態電池Vs累計峰谷獲利差異 萬元 第5年第8年萬元 累計12年獲利差額萬元 0.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.9001.000123456789101112可用電池容量(MWh)對比磷酸鐵鋰可用電池容量(MWh)固態電池容量(MWh)固態電池磷

11、酸鐵鋰電池熱管理熱管理優化優化輕量化與高效材料預測性維護熱均衡管理熱隔離設計智能溫控算法主動冷卻系統開發高效熱管理系統，解決高密度儲能帶來的熱積累問題，確保系統長期穩定運行。相變均熱相變均熱+液冷液冷技術技術電池在充放電過程中會產生熱量，若熱量累積導致溫升過高，可能引起電池熱失控，造成火災甚至爆炸。其次高溫會加速電池老化，降低循環壽命和存儲效率。合理的熱管理能維持電池在適宜的工作溫度范圍內，延緩容量衰退，提升長期使用性能。5 5 s溫度時間響應3 3 溫度均勻，溫差2020%壽命延長微熱管陣列（MHPA）熱量流出熱量流入工質冷凝回流工質蒸發上行電池不均衡產生的電池不均衡產生的危害危害有部分電池

12、仍然殘留很大的電量，但弱電池單限制了系統運行，導致不匹配部分不能發揮作用。n充不滿、放不空充不滿、放不空初始設計容量大幅打拆，極大影響客戶收益率n容量大幅降低容量大幅降低有一部分能量未被使用，會導致電池充電和放電循環數增加，降低電池壽命。如落后電芯不管控，會頻繁更換電池，而產生更高的成本。n影響電池壽命影響電池壽命充放電過程中發熱嚴重，并主要集中在落后電池上，并通過熱傳遞使周邊電芯溫度快速上升。當短時間內積累熱量，極易發生熱失控，從而引發安全問題。n影響系統安全影響系統安全“木桶效應”主 動 均 衡主 動 均 衡 技 術技 術簇級雙向主動均衡簇級雙向主動均衡 每個電池對應一對均衡開關，開關另一

13、端接總線；具有一對雙向DC/DC電源；雙向DC/DC電源一端接單體電池，另一端接24V母線；一簇電池中，有任何一節低，從母線上取電充，高了放到母線上。電池堆使用壽命延長20%電芯間容量差5%基于單體SOC、SOH的準確預估進行均衡判斷結合電壓與容量的均衡策略未加均衡充電均衡充電未加均衡放電均衡充電智 能 化智 能 化 升 級升 級集成更先進的集成更先進的物聯網物聯網遠程監控與管理物聯網通過傳感器和無線通信技術，使運營商能夠遠程實時監控儲能系統的運行狀態，包括電池電量、溫度、電壓等關鍵參數，提高了管理效率并降低了人工巡檢成本?？蛻魠⑴c與增值服務通過物聯網平臺，儲能服務提供商可以向客戶提供詳細的數

14、據報告、能效建議和定制化服務，增強用戶體驗，創造新的增值服務模式。預防性維護結合大數據分析，物聯網系統能夠預測儲能設備的維護需求，識別潛在故障，提前安排維護計劃，避免突發故障造成的停機損失，延長設備使用壽命。靈活集成與自動化物聯網技術促進了儲能系統與其他能源系統（如可再生能源發電、微電網）的無縫集成，實現自動化調度和協調控制，支持更復雜的能源管理和交易策略。能效優化物聯網平臺能夠根據能源需求、價格波動和儲能狀態自動調整充放電策略，實現電能的最優化使用，提高整個能源網絡的運行效率和經濟性。資產追蹤與安全管理為儲能資產配備RFID或GPS追蹤，確保資產安全，防止盜竊或未經授權的移動。同時，通過智能

15、監控預防火災、過熱等安全風險，增強系統安全性儲能行業應用物聯網技術能夠帶來多方面的提升和優化智能預測與調度智能預測與調度利用機器學習算法分析歷史數據，預測能源需求、電價走勢及可再生能源發電量，優化儲能系統的充放電策略，實現能源的高效存儲與分配。結合物聯網與AI技術，實現儲能系統的自動化監控與運維，減少人力介入，提高運營效率。例如，自動調度維修資源，優化庫存管理。集成人工集成人工智能技術智能技術系統集成與系統集成與模塊化模塊化模塊化模塊化設計設計行業現狀原因分析Industry StatusABCDE技術路線多樣性不同的儲能技術（如鋰離子電池、鉛酸電池、鈉硫電池、液流電池等）在化學性質、工作原理

16、上的差異，導致各自的最佳設計實踐不同，難以形成統一標準。行業發展初期儲能行業相對新興，正處于快速發展階段，各廠商正積極探索最適技術方案與商業模式，這種探索階段自然伴隨著標準缺失和多樣化嘗試。市場競爭格局企業為了建立技術壁壘和競爭優勢，可能會有意差異化自家產品設計，避免完全標準化，這樣雖然不利于行業的整體兼容性，但在短期內有利于企業占據市場份額。地域性規范與標準不同國家和地區可能根據自身電網特性和安全規范制定相應標準，這進一步加劇了全球范圍內儲能模塊設計的不一致性。缺乏強有力的國際組織協調盡管已有多個組織和聯盟致力于推動儲能行業的標準化工作，但形成全球廣泛認可和采納的標準仍需時間。儲能行業模塊化

17、不統一的現狀，帶來了系統集成成本增加、互換性差、維護難度大等挑戰。不過，行業內外也在共同努力，通過建立更多共識和標準，力求在未來實現更高程度的模塊化統一，以促進儲能技術的廣泛應用和行業發展。模塊化模塊化設計設計行業應共同參與制定統一的物理接口、電氣接口及通信協議標準，確保不同廠家的模塊能夠互換兼容，這是模塊化的基礎。開發一系列標準化的儲能模塊，包括但不限于電池模塊、功率轉換模塊、監控與管理系統模塊等，每種模塊內部結構、尺寸、性能參數均遵循既定標準。構建開放式的系統架構，類似于“即插即用”的設計理念，使得新模塊能在現有系統中輕松整合，同時也便于未來技術升級。設計靈活的電氣連接與機械固定方案，允許

18、模塊在系統中自由增減和配置，同時確保系統的整體穩定性和安全性。設立第三方認證機構對模塊化產品進行嚴格測試，確保所有模塊符合既定標準，提升行業整體水平和用戶信心。通過行業協會、論壇、標準聯盟等平臺，加強行業內企業間的交流合作，共享模塊化設計的經驗與成果，逐步縮小技術與標準差異。逐步推動儲能系統行業向模塊化方向發展，提升整個產業鏈的靈活性、效率和競爭力！可持續與環可持續與環保保環 境 解 決環 境 解 決 方 案方 案選用低毒、易回收的電池材料，減少對環境的污染。設計時考慮電池的拆解便利性和材料的高回收率，支持二次生命應用或材料回收。采用高效率的電力電子器件，減少電能轉換過程中的損耗無害化材料無害

19、化材料循環利用設計循環利用設計高效能源轉換高效能源轉換集成智能算法，優化充放電策略，提高系統能效，減少碳排放。智能能源管理智能能源管理回收與循環利用回收與循環利用技術技術創新廢舊電池的回收處理技術和材料循環再利用方案，構建閉環的綠色儲能生態。建立從電池生產、使用到回收的全鏈條追溯體系，鼓勵消費者和企業參與回收，通過政策激勵、市場機制（如押金返還制度）和公眾教育提升回收率。4.4.閉環供應鏈建設閉環供應鏈建設對提純后的材料進行改性處理，改善其循環穩定性和容量性能，使其能重新用于新電池的制造。這可能包括晶體結構的調整、表面包覆、納米化等先進技術。3.3.材料改性與重構材料改性與重構推動電池設計的標

20、準化和模塊化，便于拆解和回收；同時，政府應出臺相關政策法規，明確回收責任，提供資金補貼和技術支持，促進產業健康發展。5.5.標準化與政策支持標準化與政策支持利用濕法冶金、火法冶金或電化學方法，對分離出的電池材料進行提純，去除雜質，恢復其電化學性能。例如，通過溶解、沉淀或溶劑萃取等化學工藝，再生鋰、鈷、鎳等有價金屬。2.2.化學提純與再生化學提純與再生研發低能耗、無污染的電池拆解技術，實現電池組件的有效分離，包括正負極材料、電解液、隔膜等，為后續的材料回收提供純凈原料。1.1.先進拆解技術先進拆解技術多 場 景多 場 景 應 用應 用多應用多應用領域領域NO.2NO.2NO.3NO.3NO.4N

21、O.4NO.1NO.1智能家居商業綜合體數據中心移動能源存儲儲能柜將不僅僅局限于電力系統，還會在智能家居、商業綜合體、數據中心和移動能源儲能柜將不僅僅局限于電力系統，還會在智能家居、商業綜合體、數據中心和移動能源存儲等多個領域找到新的應用空間。存儲等多個領域找到新的應用空間。發電側用戶側高寒環境風沙環境多環境多環境變換變換提升儲能柜對外界環境的適應能力，包括極端溫度、濕度及自然災害的抵御能力，擴大其應用范圍企 業企 業 簡 介簡 介蘇州艾侖捷儲能科技由知名電力高管團隊、中科融能（北京）科技有限公司、蘇州儲鑫能源發展有限公司聯合創立。團隊成員具備十余年電力資產開發運維、儲能系統軟硬件定制設計、開

22、發迭代經驗，且在電芯研制、系統集成供應鏈管理領域具備產業化經驗及核心競爭力。艾侖捷儲能科技面向清潔能源這一百萬億級市場，成為首個提供具備本質安全、智能化、全溫區、長循環、低度電成本等特性的商業化、大規模固態儲能系統解決方案的廠商；同時依托于自身上游固態電芯企業、下游綠電項目開發建設企業，不斷推進安全、智慧儲能的規?；瘧玫?，最終共同實現國家雙碳頂層戰略設計。全 球 首 個 商 用 固 態 電 池 儲 能 一 體 化 解 決 方 案 提 供 者1.5億+年營收15+服務中心230+專利證書核心產品核心產品-斯弗斯弗(SAFER)(SAFER)儲能系統儲能系統電芯層級電芯單體安全性提升電芯單體安

23、全性提升50%+50%+采用納米固態電解質涂層技術、本質安全固態電芯，經專業靶場槍擊測試，電芯不起火、不爆炸采用納米固態電解質涂層技術、相變導熱溫控技術，有效提升系統溫度適應性采用中科院物理所原位固態化電池技術、硅碳復合負極技術、預鋰化技術，體積能量密度最高可達750Wh/L采用中科院物理所低阻抗連續界面構筑技術、預鋰化技術，大幅降低功率和容量衰減，延長壽命、降低度電成本能量密度增加能量密度增加40%+40%+溫度適應性提升約溫度適應性提升約20%+20%+生命周期度電成本降低生命周期度電成本降低30%30%系統層級010102020303推進主動均衡電池管理技術的應用：使電芯內部不一致盡減少到最低程度，從而減緩電池衰減速度、提升能量利用效率推進儲能多級復合消防技術的應用：從本質安全核心、感知預測、主動抑制、防爆抑爆構建立體式、全方位安全防線推進液冷技術、高模塊化、高適配性、構網型變流技術、智慧能源管理技術的應用：有效促進儲能系統安全性、模塊化、廣域應用場景、智能化程度的提升核心服務核心服務-綠電全鏈增值服務綠電全鏈增值服務-全生命周期布局-依托綠電投資、智慧管理服務體系-綠電生命周期各環節布局-合作切入點多-合作模式多元化、收益測算多樣-設備銷售&資產持有適時調整全鏈賦全鏈賦能收益能收益最大化最大化34Rev.202406Thanks!謝 謝