储能产业研究白皮书005817.pdf

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1、良辰美景奈何天，便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷，似水流年。汤显祖海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐 储能产业研究白皮书 2014（摘要版）中关村储能产业技术联盟 China Energy Storage Alliance 电话:(8610)65667066 传真:(8610)65666983 网址:一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。增广贤文以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传 II 目录 前言.1 第一章 储能应用收益研究概述.3 一、储能应用收益研究的意义.3 二、储能应用收益研究方法概述.3 1.国内外储能应用收益研究概况.3 2.国

2、外内储能应用收益研究总结.6 3.本报告将采用的储能应用收益研究方法.6 第二章 储能在风电场中的应用及收益分析.7 一、储能在风电场中的应用现状.7 1.储能在风电场中的应用现状.7 2.储能在风电场中的主要应用.7 二、现有政策和电价机制对风电场储能的影响.8 三、风电场储能应用的收益分析.9 1.削峰填谷收益计算.9 2.跟踪计划出力收益计算.9 3.案例分析.9 第三章 储能在分布式发电及微网中的应用及收益分析.10 一、储能在分布式发电及微网中的应用现状.10 1.储能在分布式发电及微网中的应用现状.10 2.储能在分布式发电及微网中的主要应用.10 二、现有政策和电价机制对分布式发

3、电及微网储能的影响.11 三、分布式发电及微网储能应用的收益分析.12 1.收益点分析.12 2.并网分布式发电及微网中储能应用的收益分析.12 3.离网分布式发电及微网中储能在应用的收益分析.14 第四章 储能在调频辅助服务中的应用及收益分析.15 一、储能在调频辅助服务中的应用现状.15 百学须先立志。朱熹百学须先立志。朱熹 III 二、现有政策和电价机制对调频辅助服务的影响.16 三、调频辅助服务中储能应用的收益分析.16 1.收益点分析.16 2.中国案例分析.17 3.美国应用分析.17 第五章 储能在需求响应中的应用分析.18 一、需求响应用的应用现状.18 二、现有政策对需求响应

4、的影响.18 三、储能在需求响应中的作用及前景.19 四、储能在需求响应中应用的收益探讨.19 第六章 储能在智能建筑中的应用分析.20 一、储能在智能建筑中的作用.20 二、国内外发展现状.20 三、典型案例分析.21 第七章 储能在智能交通中的应用分析.21 一、储能在智能交通中的作用.21 二、国内外发展现状.22 三、典型案例介绍.23 第八章 储能市场发展现状与展望.24 一、全球储能市场发展现状与展望.24 二、中国储能市场发展现状与展望.25 附录：技术分册.26 鸣 谢.27 我尽一杯，与君发三愿：一愿世清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易先天下之忧而忧，后天下之乐

5、而乐。范仲淹 1 前言 能源产业高速增长的粗框式发展时代已经一去不复返。为提高能效及相关的资源配置效率，国家重新开始了推动电力市场化改革的进程。直购电的出台、电力的主辅分离带来的市场化改革、微网项目的各地开花，这些都说明 2003 年开始，但随后停滞的中国电力市场化进程将重新回到既有轨道。以分布式光伏为推动的新的电力模式，2014年创造性开启了8GW的装机目标，将会对中国未来的电力模式产生深远影响，新的能源体系必然会给中国的信息、建筑、汽车、金融等各相关行业带来新的投资和产业增长机会。全球的储能革命在不断深化，AB2514 法案推动了加州 2020 年总计 1.3GW 储能项目规划，储能项目的

6、金融创新模式在加州已经得到了各方的参与，带动了银行资金进入并做资产配置，像 SolarCity 模式一样，该方式已经产生了稳定的固定收益。但由于应用模式的欠缺，中国的储能产业还泥沼中前行，产业始终面临着技术、应用和市场机制的三重挑战。传统能源体制和机制相对僵化、非市场化状态，导致政府对储能产业的投入并不能有效配置到行业发展的关键环节，无论是关键技术的基础研发，还是产业化所需要的大量社会资本的参与，产业都缺乏有效的方法进行高效的资金资源配套。储能行业发展需要有系统的解决方案，需要考虑不同社会力量的参与机制，包含用电主体（电网、电力公司、电力用户），企业和企业家、科学院所的科学家与工程技术人员、金

7、融组织、社会组织。让机制解决问题，通过市场解决问题，提高资源的配置效率。对行业协会等社会组织，产业基金等金融组织，政府在做投入时，需要通过体制变化解决客户问题，加大对行业组织、金融机构的扶持力度，引入社会资本共同参与对企业和技术的扶持。国家正逐步加强对这个领域的重视。我们正在朝这个方向前进，但由于传统的体制惯性，过程并不顺利。影响最终用户的市场政策，支持基础研发的科技投入、企业的市场金融政策环境、政府对专业产业资金的支持方式、中立第三方行业组织所获得的支持及运行方式都存在着诸多不尽如人意的地方。这需要我们储能的从业者更多的耐心。信息技术的高速发展正迅速的改变社会。由信息技术融合新一代能源技术支

8、撑的能源大数据将对能源行业造成的变革性改变才刚刚开始。信息技术能够让产业内更透明，信息技术背后的“互联网精神”即：开放、平等、协作、分享，正在引导交通、能源的新一轮创新发展。在这以能源大数据为特点的转变过程中，储能已经成为了能够改变能源未来的关键支撑技术之一。本着“开放、平等、协作、分享”的宗旨，中关村储能产业技术联盟 2010 年启动了对产业的探索与系统地研究，目前这项工作已持续 4 载。从 12 种主流电力储能技术，到储能在传统电力系统内 5 大类别、17 小类的不同应用，再到美、日、欧和中国不同的市场环境以及储能机遇，白皮书 2011、2012、2013 的研究成果得到了普遍的认同。通过

9、白皮书和各类委托项目，我们向产业分享研究成果，并欣喜地看到储能在国家能源局层面已经得到了足够的重视，成为了 2013 到 2014 年能源重点推动的 10 个领域的研究课题之一。但储能的市场化机制政策出台依然遥远，核心的困扰在于围绕具体应用的经济性分析仍属于空白，这阻碍了进一步政策的出台。2013 年到 2014 年间，我们发现中国现阶段四个与新能源相关的重要领域，分布式发电与微网、辅助服务、用户侧需求响应和电动汽车并网系统开始涌现出一些市场机会和创新模人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。刘鹗常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文 2 式，个别领域还出现了商业示范项目。因此，从 20

10、13 年年初开始，我们启动了对储能应用经济性的分析，并由此形成了 2014 版白皮书的主要脉络。2014 版白皮书，着重对风电场、分布式发电及微网和调频辅助服务中储能应用的经济性进行了初步探讨。分析了影响储能收益的政策环境、电价机制，并由此形成了储能应用收益的计算方法。本版白皮书对储能应用经济性分析还处于起步阶段，受限于实际项目数量及项目运行数据，经济性分析目前只停留在应用收益层面，但形成的相关数据以及计算方法，将对未来政策出台、厂商市场开拓等具有重要意义，这也夯实了联盟进一步推进储能应用经济性研究的基础。另外，通过对 2013 年到 2014 年市场机会的观察，我们相信，新型城镇化下的区域生

11、态系统将会给中国储能带来前所未有的发展机遇。需求侧响应、智能建筑、电动汽车电网应用是其中凸显的应用领域。加上能源可视化的信息系统、基于分布式的能控网络、能源类的资产证券化等创新模式，传统的能源发展模式将被突破，并将带动新的经济增长。与白皮书编写工作并行，2014 年我们投入资源选取了两个城市，从规划层面入手进行具体实施模式的研究，为行业发展中遇到的问题寻找答案。在过程中，我们会定期分享我们的实践经验和研究成果，希望能得到同行的指正，共同围绕行业发展遇到的共性问题尽我们的微薄之力。中关村储能产业技术联盟理事长 俞振华 非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大

12、乱。刘鹗 3 第一章 储能应用收益研究概述 一、储能应用收益研究的意义 随着越来越多的示范项目在全球开展，储能可实现的功能逐渐变得明晰，储能的作用也逐渐得到相关行业的认可，但储能要想真正实现商业化，目前还存在很大的困难。除了储能技术比较昂贵外，市场机制尚未理清、储能应用收益衡量困难也是目前阻碍储能产业继续向前发展的主要原因。CPUC（加州公共事业委员会）在向储能行业相关方征集如何制定加州储能采购方案的意见时，很多公共事业单位和电池厂家都认为“很难衡量储能价值”已经成为阻碍储能市场发展的最大障碍。因此，现阶段进行储能应用的现有或潜在收益点探讨，正确分析衡量储能应用的收益具有重要意义：1.全面理清

13、储能应用的各种收益，明确储能应用的利益相关方 储能项目在某个特定领域开展，其可以实现的功能往往不是单一性的，会对与之相联系的其他领域产生影响。例如安装在负荷附近以削峰为主要应用目的的储能电站，其应用还可以带来延缓输配电设备升级，使现有机组运行更稳定从而节省燃料消耗和减少温室气体排放，提高现有机组利用率，延缓新建峰荷机组，降低电力系统生产成本等作用。进行储能应用的收益研究，明确储能电站能实现的所有收益，确定收益具体的相关方，是全面计算衡量储能价值，进一步确定储能应用结算机制、利益分成机制的必要前提。2.帮助储能从业者判断是否部署、如何部署储能项目 明确在现有市场条件、政策机制下，储能可实现收益的

14、具体应用及收益计算方法，帮助储能从业者判断是否部署、如何部署储能项目，这其中包括根据不同的应用要求选择不同的技术及储能容量，以实现单一功能为主还是兼顾多种功能，实现多重应用等。3.为进一步进行储能经济性研究打下基础 基于现有条件进行储能收益性分析，理清储能的收益点，并结合发现的影响储能收益的各种因素，可以为进一步建立模型，获取数据，进行全面的储能经济性研究奠定基础。4.为进一步出台储能相关的政策、补贴标准、价格机制提供借鉴 清晰的赢利点和利益相关方，可以使储能的价值和作用得到充分体现，进而为完善现有政策、市场机制或出台新的与储能相关的政策、补贴标准、价格机制提供有益的借鉴，使政策的修改或制定有

15、的放矢，能切实推动储能产业的发展。二、储能应用收益研究方法概述 1.国内外储能应用收益研究概况 一些政府组织、研究机构、行业组织、咨询公司公共事业公司等已经开展了一定的储能古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼 4 应用收益研究工作，业内外对储能应用的收益测算方法和储能的价值评估方法有了一些较为清晰的认识，部分研究机构在探索储能应用收益上也取得了一些研究成果。EPRI（美国电科院）EPRI、E31、CPUC（加州公共事业委员会）、CEC（加州能源委员会）以及其他利益相关者共同合作，针对储能开发了一套评价工具：Energy S

16、torage Valuation Tool（ESVT）。利用 ESVT，可以量化储能在能源、容量、监管市场中的潜在价值流，计算储能设施的实时收入。另外，在计算储能设施的收益与经济价值时，EPRI 提出要分 7 步进行：1）计算储能系统的成本；2）计算单一应用收益并加总；3）计算技术可行的收益；4）计算可变现的收益；5）计算出现 N 个类似的储能项目后可变现的收益；6）计算储能的社会效益；7）计算储能可行的商业模式的收益。这 7 步逐渐递进，越往后越能更真实的体现储能的实际价值，但受各方面条件的限制，目前这 7 步计算并不能完全在储能项目上实现。NREL（美国国家可再生能源实验室）NREL 出版

17、了报告储能在电网中应用的价值（The Value of Energy Storage for Grid Applications）。该报告分别采用基于系统生产成本（Production-based simulations）和基于市场价格（Market-price-based methods）两种方法，针对三种情景：削峰、备用、削峰+备用，计算储能的价值。另外，报告针对目前的市场如何调整、支持储能项目开展，展开了一定的论述。DNV GL（原名 DNV KEMA）2 DNV GL（Energy&Sustainability）开发了一系列用于储能经济性分析和计算的软件，例如 ES-GRID、ES-S

18、elect、PLEXOS3、KERMIT、Micro Grid Optimization 等。DNV GL 大部分软件的开发是作为政府项目的一部分进行的，这些软件目前已经对政府政策以及投资者的投资决策产生了一定影响，例如美国加州 2013 年推出的储能采购要求（CPUC Energy Storage Order Instituting Rulemaking proceeding R.10-12-007）。1 E3（Energy,Environmental,Economics），咨询公司，为公共事业公司、监管机构、政府部门、电力生产部门、能源技术公司、投资者提供电力工业和天然气产业方面的咨询服务

19、。2 KEMA 公司 1927 年于荷兰成立，为能源行业厂商提供技术咨询、运营支持、测量与检测，测试与认证等服务。DNV1864 年于挪威成立，提供风险管理服务。2012 年，DNV 与 KEMA 联合组成 DNV KEMA，提供能源咨询、测试和认证等服务，总部设在荷兰阿纳姆。2013 年 9 月，DNV 与 GL（德国劳氏船级社）合并后，DNV GL 集团成立，DNV KEMA 成为其旗下能源和可持续发展部门（四大业务部门之一），在测试、检验、认证、风险管理等领域提供商业、技术咨询服务。3 PLEXOS 不是 DNV GL 的产品，但在其多个产品中使用。天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以

20、厚德载物。易经天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。易经 5 Navigant 咨询公司4 美国能源部电力传输与能源可靠办公室（OE）下属的智能电网成本-效益分析小组（CBA）开发出一套标准方法，评估智能电网领域所有项目的性能、效益以及成本。Navigant基于此形成智能电网计算工具（SGCT）。随后，Navigant 拓展了 SGCT 中用来评估整个智能电网项目成本与收益的功能，并以此专门开发了一套储能计算工具（ESCT），评估储能的成本以及效益。ESCT 的主要目标是分析已经运行的项目，但也可以分析规划的或（假设）预期的项目。中国防化科学研究院 相对来说，中国对储能应用的收益研究

21、才刚刚起步，比较著名的是由中国工程院杨裕生院士提出来的 YCC 指数。YCC 指数的计算公式如下：=电价出电价进能量转换效率输出1的初始投资循环寿命充放深度+输出1的运营成本 YCC 指数实际上是储能全寿命周期内，充放一度电的收益和成本的比值。其中，储能的度电收益由充、放电价以及能量转换效率决定，成本主要由初始投资、循环寿命、充放电深度、运营成本决定。针对具体项目，根据 YCC 计算结果进行储能企业是否盈利的判定：1,储能企业盈利 1,储能企业亏损 杨裕生院士根据收集了目前各种储能装置的参数，并代入 YCC 公式计算，发现除长寿命的铅酸电池和超级电容器外，绝大多数的化学电源在规模储能中还不能取

22、得经济效益。中科院工程热物理研究所 中科院工程热物理研究所的陈海生教授针对不同的购电电价、售电电价，以总的投资收益率为优化目标，设定了 6 种税收场景，分别计算了抽水蓄能电站、压缩空气储能电站、钠硫电池、液流电池、锂电池、铅酸电池的总投资收益率、内部收益率和投资回收期，着重研究了税收优惠政策对储能盈利性的影响。研究结果显示，采用税收优惠政策，对提高总投资收益率、内部收益率，缩短投资回收期都有一定的帮助。另外，根据税收优惠政策以及储能技术的不同，具体改变幅度存在一定的差别。4 总部位于美国芝加哥，提供能源、经济、财务、管理等方面的咨询服务。人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方

23、，则习染而不自觉。顾炎武人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武 6 2.国外内储能应用收益研究总结 通过对以上机构进行的储能应用收益研究的概述，我们发现目前储能应用收益的计算方法大概分为以下三种：（1）只按照现有机制给储能提供的市场机会计算储能的投资回报，对于没有直接回报或者市场机制不支持间接回报的收益不做计算。目前 Navigant 设计的软件 ESCT、中国防化科学研究院以及中科院工程热物理研究所就是采用这种方法。（2）考虑了储能在电力系统内的所有收益（即使受益方可能不是同一主体），但不考虑储能的社会效益（如减排、提高其他机组运行效率和提高基础设施

24、利用率等）的计算方法。目前采用这种方法的有 EPRI 和 KEMA。（3）以某一区域的电力系统为研究对象，通过对比该系统中有无一定量储能两种情况下系统的生产运行成本，来衡量储能的价值的方法。NREL 采用了这种方法，但不包括对减少温室气体排放的计算。其中第 1 种方法比较简单，容易计算，适用于投资人观察现有的市场机会和收益，但计算结果与储能可实现的实际价值差别最大。第 2 种方法比第 1 种方法更能反映储能的价值，但仍不全面。第 3 种方法能够真正地反映出储能的价值，但建模过程复杂，需要大量数据，研究难度高，如果温室气体减排量也能得到体现，那么此方法对储能价值的衡量将更全面、具体。国内外在储能

25、应用收益这个问题上已经做了很多工作和积极的尝试，这对政策制定、市场设计和引导资本市场都有着决定性的作用。实际上，储能的经济性分析跟储能具体的运行方式、技术要求有着直接的关系，影响着收益和成本的大小，这部分工作需要有实际项目和电力系统仿真作为基础，这方面的工作目前在中国还非常缺乏，迫切需要行业相关方未来共同努力进行，从而明确储能在中国的发展路径。3.本报告将采用的储能应用收益研究方法 本报告的储能应用收益研究将针对现有示范或商用项目中主要进行的具体应用（包括测试、技术验证、商业运行等应用），从现有的政策、市场机制出发，形成衡量储能收益，即价值的方法。本文将采用上述第一种计算方法：只按照现有机制给

26、储能提供的市场机会计算储能的投资回报，对于没有直接回报或者市场机制不支持间接回报的收益不做计算。对于储能的多重应用，参照 EPRI 的分七步的循序渐进的计算方式，本文将进行第二步的计算。即计算储能系统分别使用于各个应用时的收益，不考虑储能在各个应用上的时间和容量分配。在分析储能具体应用的收益时，本版白皮书选取了目前储能项目开展最多的三个领域，风电场、分布式发电及微网（含并网及离网）、调频辅助服务，展开了详细的分析。其中包括这三个领域储能的具体应用，对储能收益将产生影响的政策、电价机制，以及计算储能收益的具体方法。另外，除了热点应用领域外，需求响应、智能建筑以及智能交通等领域已经逐渐和储能产生了

27、一定的交集，是未来储能可能会广泛参与的三个潜在应用领域。本版白皮书针对这三个领域展开了一定的分析，探讨了储能参与这三个领域的具体模式、应用潜力，并希望借此百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟 7 进一步拓宽储能的应用范围，发掘储能更多的应用空间。对于某一具体领域的储能应用价值，本版白皮书还将结合具体案例，进行解析。其中具体案例除了中国的典型案例外，还将引入国外案例，结合国外案例开展情况，希望能给中国储能行业带来有益的借鉴。第二章 储能在风电场中的应用及收益分析 近年来，随着我国风电装机的快速增长，弃风问题也日趋凸显。2013 年平均弃

28、风率为11%，虽然此数据与去年相比，下降了 6%，但整个产业的弃风现象依然严峻。目前我国正在积极采取多种方案解决弃风问题，促进风电并网消纳。在众多的解决方案中，储能作为一种新兴技术，逐渐进入各方视野。它不仅可以解决由于风电的间歇性而引起的电网不稳定的问题，还可以提高风电的预测准确性5、电网柔性以及本地电网消纳风电的能力等。未来，随着我国风电穿透率不断提高，对储能的需求势必逐渐凸显，故此领域前景广阔。一、储能在风电场中的应用现状 1.储能在风电场中的应用现状 据 CNESA 项目库不完全统计，截至 2013 年底，全球共有 40 个风电场储能项目（含运行、在建及规划中项目），装机量约 241MW

29、，超过 2/3 的项目分布在欧美国家。其中美国的风电场储能装机规模所占比重最大；欧洲电池储能技术在风电场中的应用处于初级阶段，项目数量和装机规模都不大；中国逐渐开始开展风电场储能示范项目。锂离子电池、先进铅酸电池、液流电池和钠硫电池是风电场储能中应用最多的四种技术，在项目数量、装机容量方面，份额都超过了 80%。A123、Saft、LG Chem、三星 SDI、Xtreme Power、NGK、大连融科、比亚迪、中航锂电、普能等是这一领域表现较为突出的厂家。2.储能在风电场中的主要应用 储能在风电场中的应用主要集中在削峰填谷、跟踪计划出力、调频和平滑风电输出等领域。削峰填谷 在电网调度限电时段

30、，风电为电池充电，在不限电时段，电池向电网放电，实质是解决弃风问题，充放电的时间节点完全取决于调度的要求。跟踪计划出力 储能和风电预测技术相结合，使风电实际出力曲线和预测曲线一致，提 5目前采用的风电预测方法，基本思路大致上都是根据天气预测的相关数据，通过不同的计算软件或工具，来推断未来风电出力情况。由于天气测量精度等问题，导致风电预测存在误差，因此提高风电预测准确性是包括风电场、电网等机构在内都普遍关注的问题。本文中，储能可提高风电预测准确性，指的是在实时发电过程中，采用储能设备进行充放电操作，从而使实际发电曲线与预测曲线更为接近。储能实际上并不参与风电预测过程，它是对预测结果的一种实时修正

31、。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟 8 高预测准确率，提高风电并网能力。平滑风电输出 通过对储能系统进行频繁充放电操作，平滑风电场短时输出，减少风力发电的波动性，使其输出的爬坡率和爬坡幅度满足电网调度要求。调频 在储能系统的额定功率和一定容量范围内，根据自动发电控制（AGC）信号，对电网进行频繁的充放电操作，使系统频率保持在合格范围内。本章将对储能应用于削峰填谷、跟踪计划出力展开详细分析。由于短时阵风导致的风力发电的波动会随着风力发电机数量的增加和风电场分布区域的扩大而得到一定的缓解，储能的作用将不十分明显，因此平滑风电输出将不展开分析。调频将在第

32、四章进行分析，本章节不再赘述。二、现有政策和电价机制对风电场储能的影响 目前，世界各国已颁布的风电扶持政策主要分为强制性政策（如可再生能源配额制度）、经济激励政策（如税收减免）、研发开发政策、市场开拓策略（如风电场运行机制）四大类，其中，经济激励政策是各国最常用的促进风电发展的有效手段。我国从 2005 年可再生能源法颁布开始，已逐渐构建了一个比较完整的可再生能源法律的系统框架，为风电的长远发展提供了必要的法律保障。从 2011 年上半年开始，伴随开始凸显的弃风问题，国家能源局相继发布了一系列文件，促进风电消纳，其中较为重要的政策文件如下：2011 年 6 月，风电场功率预测预报管理暂行办法

33、2012 年 2 月，分散式接入风电项目开发建设指导意见 2012 年 6 月，关于加强风电并网和消纳工作有关要求的通知 2013 年 1 月，可再生能源电力配额管理办法（第三次讨论稿）这些文件集中体现了能源局促进风电消纳的主要思路：通过鼓励发展分布式风电、探索多种技术以及加强风电场建设等手段，解决“弃风”问题。而储能作为实现大规模风电并网的关键技术，也被写入了相关政策文件中。政策文件的发布提升了储能在其中的发展空间，一些地区已经显示了一些市场潜力，例如辽宁卧牛石风电场（5MW/10MWh 全钒液流电池）、赤峰煤窑山风电场（500kW/1000kWh全钒液流电池）、西部地区部署的风光储项目等。

34、另外，一些地区已经颁布实施了阶梯电价、峰谷电价等政策，国家也正在积极研究制定调峰调频电源的电价补贴、分散式风电上网电价等风电电价政策，这些对于储能来说，将会是一个很好的经济盈利点。吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民 9 三、风电场储能应用的收益分析 1.削峰填谷收益计算 削峰填谷收益计算时，决定收益的主要因素为电价（包括充电/购电电价，放电/供电电价）、电量、电池效率。其中，储能应用于风电场削峰填谷时，由于储存的电力本身是将要弃掉的电力，因此充电/购电电价按零计算。风电场和储能设施打捆运行，放电/供电电价按风电场

35、上网电价计算。储能应用于风电削峰填谷的收益计算公式为：=。其中，B 为年收益额（元/年），P 为风电上网电价（元/kWh），为电池储能系统的效率（%），Q 为总充放电量。2.跟踪计划出力收益计算 按照 2011 年 6 月，国家能源局印发的风电场功率预测预报管理暂行办法的相关规定，所有并网运行的风电场均应具备风电功率预测预报的能力，并按要求开展风电功率预测预报。办法制订了以预测准确率和预测合格率为基本指标的评分考核体系，前一日的考核结果将被作为电网调度当日进行风电调度的依据之一，风电场考核结果排名靠前，会优先被调度。储能应用于跟踪计划出力的收益，主要由电价、风电场装机容量、安装储能后多发电力决

36、定，计算公式为=(1 0)。其中，B 为年收益额（元/年），P 为当地风电上网标杆电价（元/kWh），C 为风电场的装机容量（kW），T1、T0为安装储能电池前后风电场年利用小时数。3.案例分析 目前，储能型风电场在我国的发展还处于初期阶段，近年投运的几个规模较大的风电储能项目也还都处于示范期，运行时间不是很长，储能系统有时因调试而不能保证连续运行，监测的数据不完全，因此我们将采用假设的方式，并结合国内的电价和补贴机制，对削峰填谷及跟踪计划出力两种应用的收益进行计算分析。在一定假设条件下（例如送出线路容量足够，可以将所有的弃风送出等），结合具体地区的风电场运行数据，针对一个风电装机规模 80M

37、W，储能容量 8MW/16MWh（效率 80%，循环寿命10000 次）的风电存储项目进行计算，相关结果为削峰填谷年收益约为 224 万元，跟踪计划出力年收益约为 1224 万元。储能应用于削峰填谷，在目前的情况下，收益有限。但从中、长期来看，随着储能技术的不断成熟以及应用规模的不断扩大，储能系统成本的降低将会指日可待，再辅以国家政策、电价和补贴机制（包括储能电价补贴、储能系统安装补贴以及峰谷电价等）的完善，用于削峰填谷的储能容量将逐步增加，未来将有很好的盈利模式。储能应用于跟踪计划出力，收益十分可观。但目前中国尚未进行这方面的实际考核，实际运行效果、最终能实现的收益还有待真实项目数据的验证。

38、跟踪计划出力在目前阶段，并不能给风电储能项目带来收益。但随着国家政策和相关调度机制的完善及贯彻实施，会有很好的盈利前景。宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传 10 第三章 储能在分布式发电及微网中的应用及收益分析 分布式发电及微网日益成为能源领域的应用热点之一，按照国家能源规划，到 2020 年，分布式发电的装机容量将达到 2.1 亿千瓦，占全国总装机的 11%。储能作为分布式发电及微网的关键支撑技术，在该领域具有巨大的应用潜力。一、储能在分布式发电及微网中的应用现状 1.储能在分布式发电及微

39、网中的应用现状 分布式发电是指位于用户所在地附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所生产的电力除由用户自用和就近利用外，多余电力送入当地配电网的发电设施、发电系统或有电力输出的能源综合梯级利用多联供系统。微网可分为并网型微电网和离网型微电网两大类，其中并网型微电网既可并入大电网运行，也可以在外部电网故障情况下，转为独立运行模式继续为微网内重要负荷供电；离网型微电网不和常规电网相连，利用自身的分布式电源满足微网内负荷的需求。CNESA 的项目库数据显示，截止到 2013 年底，分布式发电及微网已经成为储能最热点的应用领域之一，美国、中国及欧洲是发展最快的地区，其中美国在项目数量及装机容量方面都占

40、据世界领先，中国位列第二。就目前已开展的项目来看，包含储能系统的分布式发电及微网项目主要应用于社区、工业、商业、户用、偏远地区，军方等领域。其中，社区类的项目数量是最多的，占所有项目数量的 50%，主要分布在美国和日本。其次是海岛和偏远地区类储能项目，分别占总项目数量的 12%和 9%，主要在中国和美国。由此可见，储能在解决居民用电安全以及解决无电人口用电问题方面的巨大市场潜力。在应用技术方面，锂离子电池、铅酸电池是在这一领域应用最多的技术。其中，锂离子电池装机容量占总容量的 50%，是近年来被认为应用领域最广且非常有发展前景的技术；铅酸电池，由于其便宜的价格，相对成熟的技术，在预算不高或早期

41、建设的微网系统中成为最佳选择，现有市场份额占总容量的 27%。钠硫电池、液流电池在这一领域也有一定的应用，装机容量分别占总容量的 8%。2.储能在分布式发电及微网中的主要应用 储能是分布式发电及微网的关键支撑技术，尤其是在包含可再生能源技术的分布式发电及微网系统中发挥着重要作用。其作用可概括为 3 个方面。稳定系统输出 使用储能解决分布式电源中电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题，对系统起稳定作用；通过由分布式发电系统提供所需的平均负荷、储能提供短时峰值负荷的方式，平滑用户负荷曲线。备用电源 适量的储能可以在分布式发电单元不能正常运行的情况下起备用作用。如在分布式太阳能系统

42、不能发电的夜间，分布式风电系统在无风的情况下，或者其他类型的分布谋事在人，成事在天！增广贤文古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼 11 式发电系统检修的情况下等，储能可以起到备用的作用。提高调度灵活性 储能能够使得不可调度的分布式发电系统作为可调度机组运行，实现与大电网的并网运行，并在必要时向大电网提供削峰、紧急功率支持等服务。储能的容量越大，系统的调度就更加自由化，但须在调度自由化获取的利益与成本之间找到经济平衡点。另外，储能在分布式发电及微网中应用还能提高现有发输配用电设备的利用率、降低运行成本、减少用户的用电费用等。结合储能能发挥的具体作用，工、商、民用、无电人口、海岛

43、等领域，成为了目前最为热点的分布式发电及微网储能应用领域。其中，德国、日本在工、商、民用领域的应用较多，中国和美国分别在无电人口用电问题解决和海岛微网方面关注度较高，社区储能在日本和美国应用较多，军方储能在美国也有不少应用。本文将对储能在普通居民、工商业用户并网分布式及微网中的应用、以及储能在离网分布式发电及微网中的应用进行重点分析，并对两种模式的经济收益进行探讨，以期为储能在这些前景较好的应用领域中快速实现商业化应用提供借鉴。二、现有政策和电价机制对分布式发电及微网储能的影响 分布式能源系统出现至今已有几十年，由于其对能源的高效利用，已成为发达国家应对全球气候变化和实现节能减排的有效措施。各

44、国政府制定了相关法律、出台鼓励政策，使得分布式能源系统在这些国家得到长足发展。2012 年，中国国家能源局发布分布式发电管理暂行办法，鼓励企业、专业化能源服务公司和包括个人在内的各类电力用户投资、建设、经营分布式发电项目，并对用户给予一定补贴，分布式能源市场在我国也迎来发展机遇。为促进分布式发电及微网的发展，中国出台的相关政策有：2012 年 2 月，国家能源局，分散式接入风电项目开发建设指导意见 2012 年 4 月，国家能源局，分布式发电管理办法（征求意见稿）和分布式发电并网管理办法（征求意见稿）2013 年 7 月，财政部，关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知 2013

45、 年 9 月，国家能源局，国开行，关于开展分布式光伏发电金融支持试点工作的通知 2013 年 9 月，国家能源局，全面解决无电人口用电问题 3 年行动计划（2013-2015年）除以上分布式发电相关政策外，各省市发布的分布式光伏发电电量补贴政策，阶梯电价、峰谷电价、两部制电价等电价政策也可对分布式发电及微网的发展产生一定的影响，同时也提升了储能在该领域应用的预期。这其中，直接的补贴政策以及电价政策更是与储能在该领域应用时的经济收益密切相关。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武 12 三、分布式发电及微网储能应用的收

46、益分析 1.收益点分析 储能在分布式发电及微网系统中主要有四个收益点：分时电价电费管理，容量费用管理，提高供电可靠性，以及提高电能质量。分时电价电费管理 在电价较低时向电池充电，在电价高峰时，电池向本地负荷放电，通过低买高卖（用）套利或者减少本地电费的支出。影响收益的主要因素是峰谷电价，另外储能系统的效率、放电时间及相关补贴也会直接影响收益的多少。基本电费管理 基本电费按照用户的变压器容量或最大需用量（即一月中每 15 分钟或30 分钟平均负荷的最大值）作为计算电价的依据，每月固定收取，不以实际耗电数量为转移。基本电费管理中，储能的收益通过在容量费低的时段保存电量，在容量费率高的时段使用，从而

47、降低用户用电功率，降低容量费用来实现。基本电费管理主要面向工业用户。影响收益的主要因素包括：容量/需量费率，储能系统容量、放电时间等。提高供电可靠性 在发生停电故障时，储能为用户供电，避免故障修复过程中的电能中断，以保证供电可靠性。在提高供电可靠性方面，降低断电事故，减少损失是储能给用户带来的主要获益点。提高电能质量 部署在负荷端的储能在短期故障的情况下，减少电压波动、频率波动、功率因数、谐波以及秒级到分钟级的负荷扰动等对电能质量的影响。投入储能所获得的收益，可以通过计算电能质量事件发生造成的损失（即价值）来量化。影响收益的主要因素有：电能质量不合格事件的次数、低质量的电力服务给用户造成的损失

48、程度、配备的储能系统的容量指标等。除了上述四种收益点外，储能还可以优化微电网中的可再生能源发电机组的运行、降低电力损失和排放等，实现环境效益和社会效益。2.并网分布式发电及微网中储能应用的收益分析 普通居民并网分布式发电及微网中储能应用的收益分析 目前所指的户用储能系统，一般是配合太阳能屋顶工程承建，存储中午多余电量用于夜间使用。这种储能形式可以充分利用大面积屋顶，解决电网供电高峰压力，提高电力自给自足程度，提高用电安全性。户用储能的规模在 5kwh20kwh，可以应用于家用屋顶，农舍屋顶。中国案例分析（1）假设北京市郊区的一个四口之家，每天耗电 8.5 度，配置 5kw 光伏，5kwh 的储

49、能装置。根据北京市居民阶梯电价标准，并考虑国家分布式光伏电量补贴电价，通过计算，该光伏+储能系统全年可为用户节约电费约 1642 元。如果该家庭执行居民峰谷电价标准，根据 2006年北京市发改委发布的关于居民分户电采暖电价问题的通知的相关规定，计算所得采暖期储能系统可为用户节约电费约 383 元。先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明 13 由此可见，目前的电价标准下，相对于系统的安装成本，光伏储能系统只能为普通居民用户带来少量的收益，不足以吸引大量用户投资自建光伏储能系统。德国应用分析（2）储能在德国普通居民用户领域的发展被认为是全球

50、最具发展潜力的方向，该国不断升高的可再生能源比例、对可再生能源发电起助推作用的各种法规制度（例如可再生能源法、择优排序发电规则）、居民侧高电价、针对光伏的电价补贴机制 FIT 逐年下降等都不断刺激并促进了德国普通居民应用储能设施。2013 年，德国光伏储能补贴政策正式确立，该政策将提供相当户用储能设备成本的 30%的补贴，并通过德国发展银行 RfW 对购买光伏储能设备的单位或个人提供低息贷款。在这一补贴政策下，以一个新安装的、总成本为 19500EUR 的、配备有 3.3kWh 锂离子电池系统的 5kWp 的光伏系统为例，计算可得储能系统可获得的总补贴为 3000EUR，补贴额度可观。德国光伏