储能的前世今⽣,终极价值,你的疑惑本篇看全

   2023-09-29 20:11:10 150
核心提示:储能对于中国而言,并非是陌生的新词,反而源远流长。《周礼》中记载“凌人掌冰正(政),岁十有二月,令斩冰,三其凌”,早在西周时期,便已经出现专门负责管理储藏冰块的部门“冰政”,隆冬时节采集天然冰,储藏于冰窖,待夏季炎热之时取出,用以消暑度夏。这便是中国古代最初的储能方式。新中国成立后,百废待兴,我国现代储

储能对于中国而言,并非是陌生的新词,反而源远流长。《周礼》中记载“凌人掌冰正(政),岁十有二月,令斩冰,三其凌”,早在西周时期,便已经出现专门负责管理储藏冰块的部门“冰政”,隆冬时节采集天然冰,储藏于冰窖,待夏季炎热之时取出,用以消暑度夏。这便是中国古代最初的储能方式。

新中国成立后,百废待兴,我国现代储能难免起步较晚,落于人后,1949年中国的电池行业一度被国外垄断。但是经过代代储能人的艰苦奋斗,我国储能事业日新月异,特别是在十四五双碳战略提出后,储能更是成为国之重器,得到国家大力扶持。

国家发改委、国家能源局发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》中提出,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。

根据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会统计,2022年国内共投运新型储能项目231个,总装机规模达到7.762GW/16.428GWh,较2021年增长接近两倍。截至2022年底,中国电力储能项目装机规模累计达59.4 GW,同比增长37%。其中电化学储能为主要的新型储能项目,2022年新增装机规模约5.93GW/13.19GWh,截至2022年底,国内新型储能项目累计装机规模达12.7GW,首次突10GW,同比增长一倍多。

各类数据都表明,中国储能装机规模一直保持高速增长趋势,“十四五”时期是我国实现碳达峰目标的关键期和窗口期,也是新型储能发展的重要战略机遇期,新型储能正在成为国家重要新兴战略性产业。

01

安装储能的现实意义与核心价值

抛开国家级别的大战略,把眼光落实到现实,从下往上以用户角度看待储能,能发现安装储能有非常明显的现实意义和显著核心价值。用户侧储能主要出现在工商业、光储充、风光储、智慧楼宇、产业园区等场景,对于不同场景,储能提供的功能也大相径庭。

提高供电质量和稳定性

对于光储充和风光储,储能是必不可少的一环。通常情况下风力和光伏发电受季节、气象因素等影响较大,具有较明显的间歇性和波动性。因此需要配置储能来平滑新能源电力,保障输出高质量的稳定电流,实现友好并网。

而对于工商业、智慧楼宇、产业园区,当电网发生供电事故或企业出现用电故障,有储能系统的企业能有效应对危机,避免企业利益受损。譬如21年煤价高涨、煤电价格倒挂致使电力供需失衡,22年恶劣天气推动用电负荷急剧攀升,多地出现限电限产情况。当出现电网停电或限电时,工商业储能系统可作为备用电源供给园区关键场所不断电负载,提供充足的后备电源保障,减少突发停电事故带来的停工成本和损失。

据相关新闻报道,2021年江苏省落实“能耗双控”期间,大部分厂商工业用电受到波及,出现间歇性停工停产现象,南京某工厂却仍在持续正常生产运作。得益于工厂内的储能电站,在拉闸限电期间,储能系统切换成离网运行,电力优先供给核心设备运转,有效帮助了工厂在断电期间保持正常运转,补充了很大部分电量,让机床处于带电状况,极大程度上避免了限电停电给工厂带来产品质量和经济上的损失。

降低综合用电成本

储能和充电宝的原理基本类似,在谷底时充电,在峰顶时放电。其中峰谷电价差就是用户侧储能最主要的获利来源。用户利用分时电价的价差,完成谷价阶段充电、峰价阶段放电,消除尖峰负荷,平滑用电曲线实现用电成本的优化。

当峰谷价差>储能LCOE时,工商业储能开始具备正向经济性。理想状态下,每天一充一放下储能LCOE≈0.63元/kwh,假设储能投资成本2元/Wh、每天一充一放+循环寿命6000次(对应全生命周期20年)、DoD 90%,考虑3.25%的折现率,对应度电成本约为0.63元/kWh。考虑需要预留一定的额外收益,选取0.7元/kwh(略高于储能LCOE)作为工商业储能用于峰谷价差套利的盈亏分界线。由2023年1月全国主要省市代购电峰谷价差情况来看,有11个省市的峰谷价差超过0.7元/kWh,具备较高的经济性。

这还只是每日一充一放的情况,考虑到浙江、海南等部分省份的分时电价设置了尖峰段或两个谷时,在该地区安装工商业储能甚至能够实现每天两充两放或利用更大的尖峰谷时价差,进一步加大了储能的经济效益。

助力企业践行可持续发展ESG理念

环境问题正严重威胁着人类的生存,引发了全球关注。ESG指标应运而生,ESG即环境(Environmental)、社会(Social)和治理(Governance)三个单词首字母的缩写,分别从环境、社会及公司治理角度来衡量企业发展的可持续性。

国内的ESG投资起步较晚,目前还处在初级阶段,但其指数体系已颇具规模。当下备受关注的碳中和,正是ESG在环境方面的关注重点。因此,在政策引导下,“碳中和、碳达峰”持续推进,将成为我国ESG在当下及未来最重要的的落脚点。

从减少化石能源使用、减少温室气体排放这两个碳中和的核心点出发,以储能为代表的新能源电力产业在其中扮演了重要角色。以400MWp光伏配套80MWh储能电站为例,每日储能时长3小时,每年能够减少二氧化碳量约6万吨。

作为国际通行的投融资理念与绿色金融的重要支柱,ESG正逐渐成为衡量企业是否具备可持续发展能力的核心标准之一,安装储能将成为工商业企业打开ESG标准的一张重要名片。

02

工商业储能产品详解

工商业储能产品多为一体化建造,采用一体柜,这是因为工商业储能对储能系统的响应时间要求相对较低,主要负荷是满足工商业自身内部的电力需求,实现光伏发电最大化自发自用,或者通过峰谷价差套利,综合考虑成本和循环寿命、响应时间等因素故采用一体柜统一建造。其内部主要采用能量型电池,用于调频、紧急备用的电池也可能会选用功率型。

目前,储能行业头部品牌美国特斯拉、韩国三星SDL等推出的电池系统循环次数大约在8000次左右,属于行业前沿标准。在国内,LEGEND ENERGY 乐驾能源旗下的核心产品模块化高效储能E-STONE系列,配置了高效人工智能AI算法平台和先进磷酸铁锂电池,同样成功达到了行业领先的水准。

工商业储能的PCS系统,不同于储能电站的大额负载需求,其相对容量较小所以功能也相对单一。目前主流品牌的逆变器以双向变流为基础,体积小巧,更容易与电池系统进行集成,可以根据自身需要进行灵活扩容,具备150-750V超宽电压范围,可满足铅酸电池、鲤电池、LEP等多种电池的串并联需求,单向充放电,适配多种类型的光伏逆变器。而在部分中小型工商业储能环境中,则开始采用50-100kW的小型光储一体机,由于容量小,所以其PSC产品也兼具BMS的功能。

工商业储能的BMS系统,主要对电池组提供过充、过放、过流、过温、欠温、短路及限流保护功能。还可以提供充电过程中的电压均衡功能,可以通过后台软件进行参数配置和数据监控,具备与多种不同类型的PCS进行通讯及联合对储能系统进行智能化管理。而目前储能市场前端品牌的BMS产品则正在由以上基础功能逐步向电池系统安全诊断和长寿命运维、系统经济性指标诊断等高级功能发展。LEGEND ENERGY 乐驾能源更是开创性地将大数据、人工智能等技术写进新型BMS系统算法中,比如LEGEND ENERGY 乐驾能源的CTO常伟针对BMS开发的“SOH AI算法”。通过对SOH衰减预测,可以发现不同电池单元的未来3个月的衰减趋势。能够有效表征不一致性的变化趋势,通过调整阈值、主被动均衡、调整充放电策略来确定并优化电池剩余寿命及可修复程度。可以预见未来低端BMS供应商的生存空间将越来越小,智慧运维、高级功能等是今后各厂商之间产生差异化竞争的核心要点之一。

最后则是工商业储能的EMS系统,工商业储能系统EMS大都不需要接受电网调度,主要负责本地能量管理。因此对于工商业储能的EMS系统提出的技术性要求就体现在需要支持储能系统电池均管理,保障操作安全,支持毫秒级快速响应,实现储能子系统设备集成管理和集中调控等方面上。LEGEND ENERGY 乐驾能源的慧能操作系统(ENERGY INSIGHT OS),通过多元AI算法模块和联合计算系统充当整个系统的“智能底座”,为系统提供数据和算力的支持,其具备强大的数据处理能力,兼容多种通讯协议,能快速和市面上的BMS、PCS进行数据对接。该系统由终端工作站(EMS-Station)和云端平台(EMS-SOMP)构成,支持分布式部署。完全可以实现对项目的储能电池系统和用户负载的能量进行实时测算统计以及基本控制。系统会对用户的负荷用电计量进行合理的统计与分析,即它能够有利地将可再生能源系统接入,以实现需求侧管理以及现有能源的最大化利用。

03

终端客户选择储能的关键价值点

随着绿色储能概念的大火,储能市场呈现出正向膨胀的发展趋势,越来越多的投资、金融等机构把目光放在了储能上,各大储能品牌如雨后春笋般冒出,可谓鱼龙混杂,让人眼花缭乱。从众多的储能品牌中挑选出一家合适的,并不是一件容易的事。再加上部分地区政策要求新能源必须配置储能,增加项目投资成本,不良商家为降低成本使用低价劣质产品,造成低端技术凭借价格挤压先进技术、参数虚标作假等劣币驱逐良币的现象,更是让诸多想投资储能的工商业用户愁大了头。

要想选择一家合适的储能品牌,可以从以下几个点着手

设计方案是否新?

工商业储能投资的一个难点,便是应用场景的多样性与复杂性,不同的用户的应用场景对储能技术的能量密度、功率特性、成本、寿命、启动及响应时间等特性要求存在差异。因此能否给客户设计出一份最合适的独家方案,就成为了判断一家储能品牌是否优秀的首要标准。

LEGEND ENERGY 乐驾能源给出的答案是:到客户身边去。LEGEND ENERGY 乐驾能源的工程师会在一线和客户一起打磨产品,花费很多时间去深入应用场景、理解需求。LEGEND ENERGY 乐驾能源清楚地知道工商业储能“数据是基础,技术是载体,用户则是核心”。LEGEND ENERGY 乐驾能源最重要的头部客户,每一家都经历了长时间的产品试用、打磨以及技术的迭代升级,针对每个场景优化解决方案,做到用户侧全场景都能做到最合适的储能方案。

储能产品是否优?

在任何储能方案中,储能产品的质量和品质永远是最基础、最重要的一部分。如果缺少了储能产品的质量,配套的方案再怎么新,管理方式再怎么简,经济效益再怎么高,吹的天花乱坠也不过是空中楼阁。市面上的储能产品种类繁多,无法一一介绍,在此以LEGEND ENERGY 乐驾能源为例说明一款好的储能产品应该具备哪些特点。

储能产品最重要的一点便是安全性,LEGEND ENERGY 乐驾能源的E-STONE系列储能柜都搭载了智能化健康评估、智能预警、故障预测等功能,内置的前沿AI热失控预测算法能够提前1-4周预测电池热失控隐患。产品采用前沿AI锂电池安全检测体系、热失控AI人工智能预警模块,成功实现了智能化温控热管理,电芯温差不大于正负5°C,同时采用三级消防安全措施,高防护等级IP54。

储能产品另一个重要的点就是它的经济性。LEGEND ENERGY 乐驾能源的E-STONE系列储能柜直流侧能量效率大于96%,通过远程智能运维大幅降低了运维成本。同时提供了可预测和调整的充放电策略,有效提高能源利用效率,能效比非常高,能够节约12%-15%的成本支出。由于采用了专用充放电策略,E-STONE系列储能柜能够均衡管控延长电池寿命,电池平均使用寿命超过20年。

除了上述优点,E-STONE系列储能柜还是模块化定制产品,可以按需扩容,支持多机并联,安装简单灵活组网,实现现场零调试。而且E-STONE系列储能柜适应性强,可用于多种复杂场景,对环境友好零污染。

生产交付是否快?

LEGEND ENERGY 乐驾能源现有南通和东莞、2大先进智造基地与交付中心以及三门峡在建生产基地。其中南通生产基地已实现年产1Gwh储能系统生产规模,拥有综合能源管控系统和新型能源电能质量管理系统两个核心技术,可为客户提供标准化和定制化智慧储能产品。后续到2023年底,LEGEND ENERGY 乐驾能源拟在天津、重庆、合肥布局3个储能系统生产基地,并采取多种合作方式积极为储能工厂带来新的增长点。无论客户身处何处,LEGEND ENERGY 乐驾能源都能第一时间把产品交付客户手中。

运维管理是否简?

目前有不少工商业储能采取的是人工运维的方式。需要配置专业的运维队伍进行现场运维管理,做到日常有人维护,才能保障储能系统的正常安全运行,对于运营者而言又产生了一笔额外的人工成本支出。LEGEND ENERGY 乐驾能源在这个问题上选择了“云、边、端”自主智能管理解决方案,将储能运维系统进行信息化升级。以人工智能+算法的方式赋能管理系统,智能在线监测、检测、预警,系统可在线迭代升级,实现对项目的储能电池系统和用户负载的能量进行实时测算统计以及基本控制。同时为了便于用户管理,LEGEND ENERGY 乐驾能源的系统支持手机电脑端远程控制管理系统,彻底简化了工商业储能的运维管理。

不论是从国家“碳中和、碳达峰”战略着眼,还是从企业自身用电需求出发,储能都成为当下工商业用户规划中的新成员。未来,随着全国统一电力市场的加速构建、虚拟电厂技术的成熟应用,电力现货交易及电力辅助服务也将成为工商业储能的经济性来源。工商业储能的商业模式已在迅速形成,即将赋予工商业储能强大的发展潜力。

 
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