储能技术培训课件

储能技术培训课件第一章储能技术概述储能技术的重要性解决新能源挑战新能源发电具有显著的间歇性和波动性特征太阳能受昼夜和天气影响,风能随风况变化而波动储能系统能够平滑这些波动,确保电力供应的稳定性和可靠性,使新能源真正成为可调度的优质电源推动能源转型储能产业发展现状数据2025300GW40%2030全球装机容量中国市场增速碳中和目标年储能系统装机规模突破新年复合增长率保持强劲政策驱动产业加速发展高储能技术分类总览物理储能电化学储能电磁储能•抽水蓄能:成熟可靠•锂离子电池:主流技术•超级电容:高功率密度•压缩空气:大规模储能•钠硫电池:高温运行•超导储能:零损耗存储•飞轮储能:快速响应•液流电池:长时储能•新兴技术:持续突破储能技术分类体系第二章物理储能技术详解抽水蓄能技术工作原理抽水蓄能是一种成熟的物理储能技术在电力负荷低谷时,利用多余电能将下水库的水抽至上水库,将电能转化为势能储存;在负荷高峰时,释放上水库的水驱动水轮发电机组发电,将势能转化为电能这一循环往复的过程实现了电网的峰谷调节核心优势大容量:单站装机可达数千兆瓦,是目前最大规模的储能方式长寿命:设备使用寿命可达50年以上,经济性优越低成本:度电成本低,全生命周期投资回报率高多功能:兼具调峰、调频、备用、黑启动等多重功能技术局限压缩空气储能CAES0102压缩储能储存保持电力驱动压缩机将空气压缩至高压状态,储存高压空气在储气设施中保持压力,能量以压力在地下洞穴或储气罐中势能形式存储03膨胀发电需要发电时释放高压空气,驱动透平发电机组输出电能适用场景与优势典型项目案例CAES特别适合大规模、长时储能应用单站容量可达百兆瓦级别,储能时长可达数小时至数天与抽水蓄能相比,CAES对地理条件要求相对较低,利用废弃矿洞、盐穴等地质构造即可建设系统效率可达60-70%,具有良好的经济性飞轮储能动能储存原理飞轮储能利用高速旋转的飞轮存储能量充电时,电机驱动飞轮加速旋转,电能转化为动能;放电时,飞轮带动发电机减速,动能转化为电能现代飞轮储能系统采用磁悬浮技术和真空环境,转速可达数万转/分,大幅降低摩擦损耗技术优势快速响应:毫秒级响应速度,适合频率调节高功率密度:单位体积输出功率大长循环寿命:充放电次数可达百万次以上环境友好:无化学污染,温度适应范围宽应用限制发展趋势能量密度相对较低,储能时长通常在分钟级别,不适合长时储能制造成本较高,经济性有待提升主要应用于UPS系统、轨道交通制动能量回收、电网调频等需要快速功率响应的场景第三章电化学储能技术详解锂离子电池储能系统磷酸铁锂电池三元材料电池安全性能优异,循环寿命长达6000次以上,成本相对较低能量密度适中140-能量密度高200-280Wh/kg,适合对空间和重量敏感的应用循环寿命略低于170Wh/kg,是当前储能系统的主流选择,占据国内市场90%以上份额磷酸铁锂,安全性要求更高,需要更完善的热管理系统关键性能指标能量密度循环寿命安全性决定系统体积和重量,磷酸铁锂系统级能量密度可达影响全生命周期成本,优质储能电池在80%DOD下通过针刺、挤压、过充等安全测试,配合BMS和消防120Wh/kg,三元系统可达160Wh/kg以上循环次数可达5000-8000次,日历寿命15-20年系统,确保万无一失应用案例钠硫电池与液流电池钠硫电池技术特点全钒液流电池优势钠硫电池是一种高温电池,工作温度约300-350℃具有能量密度高150-240Wh/kg、循环寿命长2500次以上、无自放电等优点单体容量大,适合大规模固定式储能适用领域:主要应用于电网调峰、削峰填谷、应急备电等场景日本是该技术的液流电池的能量存储在外部电解液储罐中,功率和容量可独立设计全钒液流电池领先国家,已有200多个项目投运我国上海电气等企业也在积极推进产业化循环寿命可达12000次以上,电解液可重复利用,环保性好安全性高,不会发生热失控电池管理系统BMS核心功能状态监测实时采集电压、电流、温度等参数,精确估算SOC荷电状态和SOH健康状态,为系统运行提供准确数据支撑安全保障多层级保护策略,包括过充过放保护、温度保护、短路保护、绝缘监测等,一旦检测到异常立即采取措施,确保系统安全均衡管理通过主动或被动均衡技术,消除单体电池间的差异,提高整组利用率,延长系统使用寿命智能诊断基于大数据和AI算法,进行故障预测与健康管理,提前发现潜在风险,制定预防性维护策略,降低运维成本第四章电磁储能与新兴技术除了物理和电化学储能,电磁储能技术以其独特优势在特定领域发挥重要作用同时,氢能储能等新兴技术也展现出巨大潜力本章将探讨这些前沿技术的原理、应用及发展前景超级电容器与超导储能超级电容器超导储能快速充放电:充放电时间在秒级,功率密度可达10000W/kg以上,远超零损耗存储:利用超导材料在低温下电阻为零的特性,电流可在超导线电池循环寿命百万次以上,几乎无衰减圈中无损耗循环流动,实现能量存储响应速度极快,转换效率接近100%典型应用:城市轨道交通制动能量回收、电梯节能、电网调频、脉冲功率系统能量密度低5-15Wh/kg限制了其在大容量储能中的应技术瓶颈:需要维持低温环境-269℃,制冷系统能耗大,成本极高目用前主要用于实验室和特殊领域,商业化应用有限高温超导材料的突破将改变这一局面适用短时高功率场景发展突破方向电磁储能技术的共同特点是高功率密度和快速响应,特别适合需要瞬间大超级电容器正向高能量密度方向发展,石墨烯等新材料的应用有望将能量功率输出的应用在电能质量治理、电网暂态稳定控制、脉冲负荷供电密度提升至30Wh/kg超导储能则期待高温超导材料的商业化突破,降等领域具有不可替代的优势低制冷成本,拓展应用范围新兴储能技术展望氢能储能电解水制氢,氢气存储,燃料电池发电适合季节性长时储能,但转换效率较低30-40%,成本高昂Power-to-X技术将氢气转化为甲醇、氨等化学品,拓展应用场景碳中和融合储能与CCUS碳捕集利用与封存、绿氢、生物质能等技术深度融合,构建零碳能源系统储能帮助可再生能源替代化石能源,直接减少碳排放未来趋势固态电池、锂硫电池、锂空气电池等新型电池技术;重力储能、液态空气储能等新型物理储能;数字化、智能化成为技术发展新方向新兴储能技术代表着行业的未来发展方向虽然目前多数仍处于研发或示范阶段,但随着技术进步和成本下降,部分技术有望在5-10年内实现商业化突破多种技术协同发展、优势互补,将构建更加完善的储能技术体系,为能源转型提供强有力支撑第五章储能系统构成与关键设备完整的储能系统是一个复杂的工程集成体,涉及储能单元、电力电子、控制系统、安全防护等多个子系统理解系统架构和关键设备特性,是设计和运维储能项目的基础本章将系统阐述储能系统的组成及各部件功能储能系统总体架构外层EMS与安全EMS调度优化，安全消防保障中层BMSPCSBMS监测与均衡；PCS功率转换核心储能单元电池模组/电池簇，决定性能010203储能单元BMS系统PCS系统电芯组成模组,模组组成簇,多个簇并联形成储能系统监测管理每个电池单体和模组,实现状态评估、均衡控实现直流与交流转换,控制充放电功率,满足并网要求,保电芯选型决定系统基本性能制、安全保护等功能证电能质量0405EMS系统安全消防系统大脑,制定运行策略,优化充放电计划,协调各子系统工作,实现经济性最大化火灾预警与灭火系统、气体监测、应急通风等,确保系统安全可靠运行各子系统通过通信网络紧密协作,形成有机整体EMS根据电网需求和电价信号,向PCS下达功率指令;PCS根据指令控制充放电,同时接收BMS的安全约束;BMS监测电池状态,为EMS和PCS提供状态信息这种多层次、分布式的架构确保了系统的可靠性和灵活性储能电池系统设计要求电池选型与容量规划温控系统设计选型需综合考虑应用场景、性能要求、成本预算等因素调频应用优先考虑循环锂电池最佳工作温度为15-35℃,温差应控制在5℃以内温控方式包括风冷、液寿命和响应速度,调峰应用侧重能量容量和经济性容量规划需考虑系统效率、冷和相变材料冷却大型储能系统多采用液冷方案,散热效率高,温度均匀性好衰减预留、并网容量等,通常配置容量比额定容量高10-20%预冷预热功能确保系统在各种环境下正常运行绝缘与耐压标准环境适应性要求电池系统直流侧电压可达1500V,绝缘电阻需大于100MΩ/kV系统需通过系统需适应-30℃至+50℃环境温度有温控,海拔2000米以下,相对湿度5-耐压测试,交流侧2倍额定电压持续1分钟,直流侧

1.5倍额定电压持续1分钟,泄95%无凝露抗震设计按8度设防,防护等级满足户外应用需求考虑盐漏电流不超过10mA防护等级通常要求IP54以上,户外应用达到IP65雾、沙尘等特殊环境因素,采取针对性防护措施功率变换系统功能与技术指标PCS核心功能AC/DC变换功率控制并网管理充电时将交流电转换为直流电为电池充电,放精确控制有功和无功功率输出,响应电网调度实现电网同步、孤岛检测、低电压穿越等功能,电时将直流电转换为交流电馈入电网采用双指令支持恒功率、恒压、恒流等多种控制模满足电网导则要求具备黑启动能力,可在电网向变流技术,实现能量双向流动式,满足不同应用需求故障时独立运行关键技术指标98%3%20ms转换效率电流谐波响应时间优质PCS效率可达98%以上THD小于3%,满足电能质量要求功率调节响应时间20ms典型PCS产品:阳光电源、科华数能、南瑞继保等国内厂商的PCS产品在技术性能上已达到国际先进水平单机功率覆盖250kW至

3.5MW,采用模块化设计,可灵活扩展集成式PCS将变流器、变压器、开关柜等集成在一个集装箱内,简化安装,提高可靠性储能系统安全与防护火灾防控技术继电保护与故障穿越配置过流保护、短路保护、接地保护、过压欠压保护等低电压穿越LVRT和高电压穿越HVRT能力确保电网故障时储能系统不脱网,支撑电网稳定GB/T36548-2024标准:《电化学储能电站安全规程》对储能电站的选址、设采用多级预警机制:温度传感器、烟雾探测器、可燃气体探测器实时监测灭火计、施工、运维、应急处置等全生命周期提出明确要求,是储能安全的基本遵系统通常采用七氟丙烷或细水雾,快速扑灭火灾同时降温舱室设计考虑防火分循标准强化了热失控防护、消防系统配置、应急演练等内容区,阻止火势蔓延典型案例教训:韩国、美国等地发生的储能电站火灾事故,暴露出BMS失效、热管理不足、消防响应滞后等问题我国通过制定严格标准,加强安全检测,显著降低了安全风险第六章储能应用场景与案例储能技术的价值体现在其丰富的应用场景中从电网侧的调峰调频,到用户侧的峰谷套利,从新能源并网到微电网供电,储能技术正在重塑能源系统的运行模式本章通过典型案例,展示储能技术的实际应用效果电网调峰与频率调节调峰作用频率调节储能系统在用电低谷时充电,高峰时放电,削电网频率偏离50Hz时,储能系统快速响应,峰填谷,平抑负荷波动减少火电机组启停秒级调节功率输出,维持频率稳定储能调次数,提高电网运行效率典型项目如江苏频性能优于传统火电机组,响应速度快,调节镇江电网侧储能电站101MW/202MWh,精度高山西同煤AGC调频储能项目在夏季高峰期顶峰能力达到镇江地区最高用9MW/

4.5MWh年收益率超过15%,展现电负荷的10%了良好的经济性电网侧储能是支撑新型电力系统的重要基础设施随着新能源占比提升,电网对灵活性资源的需求快速增长储能系统凭借其快速响应、灵活调节的特性,在电网安全稳定运行中发挥着越来越重要的作用预计到2030年,电网侧储能装机将达到100GW以上新能源消纳与弃风弃光问题解决储能优化新能源出力光伏+储能微网系统风电、光伏发电具有间歇性和波动性,难以直接满足电网调度需求配置储能系统后,可以平滑出力曲线,实现风光+储能的可调度电源储能系统吸收弃风弃光电量,在需要时释放,提高新能源利用率根据十四五规划,新建风电、光伏项目原则上应配置不低于10-20%、2-4小时的储能系统这一政策极大推动了新能源侧储能市场的发展2024年,全国新能源配储规模超过20GW系统设计:某产业园区光伏装机5MW,配置储能

2.5MW/5MWh白天光伏发电优先自用,多余电量存储或上网;晚间储能放电,降低用电成本效益分析:年节约电费150万元,峰谷电价差套利收益80万元,投资回收期6-7年同时提升了园区供电可靠性,实现了绿色低碳发展目标微电网与离网供电储能保障偏远地区可靠供电在电网未覆盖的偏远地区、海岛、边防哨所等场景,微电网+储能是理想的供电解决方案系统通常由光伏、风电、柴油发电机和储能系统组成,协调运行,保障24小时稳定供电三沙市永兴岛微电网光伏1MW,柴油发电2MW,储能

0.5MW/1MWh储能系统平滑可再生能源波动,减少柴油消耗30%,年节约成本超200万元系统具备孤岛运行和并网运行双重模式,供电可靠性达

99.9%西藏阿里光储离网系统针对高海拔、极端气候特点,系统采用耐低温磷酸铁锂电池,配备电加热装置光伏装机500kW,储能300kW/900kWh,解决了当地200户居民的用电问题,改善了生活质量微电网不仅是解决偏远地区用电问题的技术手段,更是未来能源系统的重要组成部分通过大电网+微电网协同,可以提升能源系统的韧性和灵活性储能在工业与交通领域的应用工业用储能系统电动汽车与充电桩储能应用特点:工业企业用电量大,对电能质量和供电可靠性要求高储能系统可实现削峰填谷、需量管理、备用电源等功能,降低电费支出,提升生产稳定性典型应用:某半导体工厂配置5MW/10MWh储能系统,通过峰谷套利年节约电费300万元,同时作为UPS使用,确保精密设备不受电网波动影响数据中心配置储能系统,既可峰谷套利,又可作为后备电源,提高能源利用效率充储一体化:在充电站配置储能系统,低谷时储能充电,高峰时为车辆快速充电,避免对电网造成冲击同时参与电网辅助服务,增加收益来源V2G技术:电动汽车本身就是移动储能单元Vehicle-to-GridV2G技术使电动汽车与电网双向互动,闲置时向电网售电,用车时从电网充电未来千万辆电动汽车将成为巨大的分布式储能资源第七章储能技术未来发展趋势储能技术正处于快速发展期,技术创新层出不穷,成本持续下降,应用领域不断拓展展望未来,储能产业将在能源转型中发挥更加关键的作用本章将分析储能技术的发展趋势,为从业者提供前瞻性思考技术创新与成本下降12020-2025磷酸铁锂电池主导市场,系统成本从

1.5元/Wh降至

0.8元/Wh能量密度提升至180Wh/kg,循环寿命达8000次钠离子电池开始产业化22025-2030固态电池逐步商业化,能量密度突破400Wh/kg,安全性显著提升锂硫电池、锂空气电池进入示范应用系统成本降至

0.4元/Wh以下32030-2035新型储能技术百花齐放,性能大幅提升储能成本接近抽水蓄能,经济性凸显智能储能系统普及,AI优化运行策略成为标配电池能量密度提升路径回收利用技术进展提升能量密度是降低成本、扩大应用的关键技术随着退役电池数量增加,回收利用成为产业可持续发路径包括:高镍三元材料、硅基负极、固态电解质、展的关键梯次利用将退役动力电池用于储能系统,锂金属负极等每一代技术突破都将带来性能的跃延长使用寿命材料回收技术可提取锂、钴、镍等升同时,电池结构创新如CTPCell toPack、有价金属,回收率达95%以上循环经济模式降低CTCCell toChassis技术,也在提升系统集成资源依赖,减少环境影响度储能产业生态与人才培养企业培训高校教育建立内部培训体系,提升员工技术能力鼓励工程师考取储能相关职业资格证书开设储能科学与工程专业,培养系统性人才加强产学研合作,建立实训基地科研创新国家重点研发计划持续投入,突破关键技术瓶颈企业加大研发投入,申请专利数量快速增长政策支持完善储能参与电力市场机制,理顺价格形成机制加大财国际合作税金融支持力度,降低投资风险加强与国际先进企业和研究机构合作,引进消化吸收再创新参与国际标准制定市场前景展望预计到2030年,全球储能装机将突破1000GW,中国占比超过30%产业规模将达到万亿级别,带动上下游产业链协同发展储能不仅是技术产业,更是能源革命的重要推动力量结语:携手共建绿色低碳未来储能技术是实现碳中和目标的关键支撑,是新型电力系统的重要组成,是能源转型的核心驱动力让我们携手努力,推动储能技术不断创新,加速产业化进程,为构建清洁低碳、安全高效的能源体系贡献力量,共同开创绿色可持续发展的美好未来!。