储能产业研究白皮书摘要版文档格式.docx
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北极星智能电网在线记者在2011版白皮书中看到：
中国将发展储能的意义归纳为：
未来电网的必要组成部分、大规模可再生能源的接入、削峰填谷节约能源、提高电网效率延缓建设投资、保证电力系统的安全性等五大方面。
由此可见，大规模储能技术必需结合电力系统的具体应用来进行价值分析。
二、带动储能在电力系统中应用的重点领域
储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电和微网以及电动汽车发展的必不可少的支撑技术。
这些领域巨大的发展前景也给储能创造出前所未有的发展机遇。
（一）智能电网与储能
美国能源部将智能电网定义为“一种自愈型、消费者可积极参与、可抵御攻击和自然灾害的电网。
该电网能够使资产的使用和运行效率昀优化，能够为数字经济提供高质量电能，能够容纳各种发电形式以及储能设备，允许引入新技术、新服务以及新的市场模式”。
欧洲智能电网技术平台对智能电网的理解为“一种可以将发电厂和消费者智能结合起来的电力网络，从而高效的提供持续的、经济的、安全的电能。
”
在中国，中国电力科学研究院定义智能电网为“以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。
”中国国家电网公司扩展了“智能”的含义，并结合中国电力系统的实际情况，提出了发展中国坚强型智能电网，即坚强智能电网将主要围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等六大环节及通信信息平台进行建设，全面覆盖传统电力系统的所有领域。
储能技术是智能电网建设的重要组成部分，渗透于电力系统的发电、输电、变电、配电、用电的各个环节，美国电力存储协会（ElectricityStorageAssociation）总结了储能在智能电网中的应用：
发电系统：
能量管理，峰荷运行，负荷跟踪，负荷调节
输配电系统：
电能质量管理，稳定性及可靠性提高，缓解电网阻塞，延缓电网投资
辅助服务：
频率控制，旋转备用管理，备用容量管理，长时期备用管理
可再生能源：
可再生能源发电控制及系统集成，系统错峰发电，可再生能源储备
电力用户：
不间断电源，容量费用管理，分时电价管理，无功及电压支持
（二）风电并网与储能
近年来，我国风电产业持续快速发展。
国家能源局2011年12月15日公布了一系列可再生能源“十二五”规划目标，到2015年风电将达1亿千瓦，年发电量1900亿千瓦时，其中海上风电500万千瓦。
风电的装机量比例到2015年占全部装机量比例的7%以风电为代表的可再生能源逐步成为我国昀主要的、新型的发电电源。
但是现阶段，由于多数风电基地远离负荷中心，电网结构薄弱，缺乏电源支撑，需要高电压大容量远距离输送，风电随机性和反调峰性的特点，使主网调峰调压、频率控制等方面难度增加，加大了电网安全稳定运行的风险。
另外，一些受端电网功率随风电出力而变化较大，增加了电网调频的难度，使局部电网安全风险增加。
在送出线路还未建成，本地调峰调频机组容量有限的情况下，风电发展遭遇“瓶颈”。
储能作为提高电网柔性、提高本地电网消纳风电能力的关键技术之一，相对高压跨省跨区域电网输电线路、调峰调频机组、负荷端管理来说，有着其独有的优点：
调峰调频能力强。
主要是指响应速度快，信息化、自动化程度高，方便电网调度
减少备用机组容量，提高机组运行效率，减少温室气体排放
零排放的平衡手段。
储能技术在风电接入方面的应用，电能来自风电，调节过程中保证零排放。
符合发展风电的初衷
技术选择多、施工安装简便，施工周期短。
除抽蓄、地下压缩空气储能技术外，储能电站的安装受场地限制较少，容易施工。
不涉及移民、大规模征地等问题
（三）分布式发电、微网与储能
分布式发电供能是指利用各种可用的分散存在的能源，包括可再生能源（如太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要指天然气）进行发电。
分布式发电系统既可发电，也可供冷、供热，是一种能源的高效利用方式。
为使分布式发电得到充分利用，微型电网（MicroGrid，简称微网）应运而生。
微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。
微网是未来分布式发电系统的高级应用形式。
我国将分布式能源的发展战略列入国家“十二五”发展规划。
国家能源局提出到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机容量达到5000万千瓦，并拟建设10个具有各类典型特征的分布式能源示范区域。
在“十二五”期间，将在太阳能、风能占优势的地区建设微电网示范区，同时还将推动建设100座新能源示范城市。
储能系统作为微网必要的能量缓冲环节，增大了系统的惯性，可以提高系统的电能质量，使整个微网系统稳定运行。
它不仅避免了为满足负荷高峰期而额外安装的发电机组，同时充分利用了负荷低谷期系统的剩余发电量，避免了能量浪费。
同时，储能系统还可以作为备用电源使用，提高了微网的供电可靠性。
（四）电动汽车与储能
电动汽车的发展将汽车生产与电力系统结合了起来，电动汽车的动力电源在实现了汽车作为交通工具的作用之外，还能将其变成一种可能的备用电源，通过动力电池的梯次使用和电动汽车的V2G模式，汽车的动力电池作为储能产品可以成为帮助电网进行调峰、调频等应用的备用电源。
电池的梯次利用是指电动汽车电池使用周期结束后根据其性能进行不同梯次利用。
当电池只能充满原有电容量80%的时候，就不再适合继续在电动汽车上使用。
通过梯次利用，二次的动力电池可以有其他用途，如：
安装在建筑使用的太阳能光伏储能系统中，辅助可再生能源的稳定输出、利用充放功能进行调峰、可以用作备用电源及不间断电源（UPS）。
V2G（Vehicle‐to‐grid的简称）技术是昀近几年发展起来的新型技术。
主要是指电动汽车与电网的能量管理系统通信，并受其控制，实现电动汽车与电网间的能量转换（充、放电）。
V2G技术的使用，可以实现用户的电费管理、提高供电可靠性、削峰填谷以及稳定可再生能源发电接入等用途。
电动汽车作为一种储能设备，具有其自身的优势。
首先，电动汽车在使用中有90%的时间处于停泊状态，车载电池可以被看作一个储能单元。
其次，电动汽车淘汰下来的二次电池也可以作为储能设备提供几小时稳定电量。
因此，电动汽车产业与储能产业的发展有着密切的联系。
电动汽车产业的发展也将促进储能产业的发展。
三、储能在电力系统的各类应用及示范项目
储能技术在电力行业的应用分类及示范项目见下表。
表1：
储能技术在电力行业的应用分类及示范项目
第二章储能技术及产业链分析
在2011版白皮书里，我们为大家详细介绍了12种储能技术，这些技术分别归属于物理储能、化学储能以及其他储能三大类，这十二种技术各有特点（技术详细内容见2011版白皮书），分别为抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、铅酸电池、锂离子电池、液流电池、熔融盐电池、镍氢电池、电化学电容器、燃料电池、金属‐空气电池和超导储能。
一、储能技术比较
由于储能的应用尚处于初期阶段，各类储能技术的发展均未定型，本报告仅从现有的（主要为2000年后到2011年底）全球储能示范或者商用项目中，对各类储能技术进行比较。
从功率等级和放电持续时间上看，抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池、钠硫电池均可用在削峰填谷等能量型应用领域。
这其中抽水蓄能是昀成熟的技术，钠硫电池是化学电池领域昀成熟的技术。
飞轮储能和锂离子电池的反应速度快，能够提供MW级的瞬时功率输出，可用在电力调频等功率型应用的领域。
其中，飞轮储能的功率密度高，尤其适合用在调频等功率型应用领域。
从系统每千瓦时的造价来看，抽水蓄能、压缩空气储能、锌‐空气电池成本较低。
尽管近年来其他储能电池的成本都成下降趋势，但在较长的时间内，还很难和抽水蓄能等在造价上形成竞争。
另外，从每千瓦造价来看，飞轮储能，超级电容储能、超导储能的成本都不高，但如果从每千瓦时造价来看，竞争力显著下降，因此，这类储能技术从造价上看更适合提供短时功率型应用，并不适合持续时间长的能量型应用领域。
先进铅酸电池无论从每千瓦时造价还是每千瓦造价来看，都有一定优势，但该技术尚未成熟，所以并没有得到广泛推广。
从循环寿命看，抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容器以及超导储能的循环寿命都超过了100000次，非常适合应用于需要频繁充放电的场合，化学储能领域的全钒液流电池也拥有较长的循环寿命。
在应用领域方面，钠硫电池在电网调峰、负荷转移和备用容量（旋转备用等）领域和可再生能源并网领域的应用比例昀高，是化学储能领域较成熟的技术。
液流电池在此领域也有一定的应用。
锂离子电池技术除在这些领域占一定比例外，在电网频率调节方面的表现较为突出。
另外，飞轮储能和先进铅酸电池在调频领域也有应用案例。
二、储能技术初期的产业链
我们选取了四种技术（锂离子、全钒液流电池、压缩空气储能和超级电容）进行产业链分析。
无论是在国际市场还是国内市场，这四种技术已经初步形成了产业链，即在上游原材料和产品生产环节较成熟，而在应用和市场环节还有很大的发展和完善空间。
图1：
储能产业链简图
第三章新兴储能技术
一、超级电容新技术
超级电容器在新能源发电、电动汽车、信息技术、航空航天、国防科技等领域中具有广泛的应用前景。
目前扣式电容器已是比较成熟的产品，也是目前市场量昀大的产品。
有机电解液对称型超级电容器是目前应用领域昀广的超级电容器。
目前超级电容器的基础研究领域涉及的方面很广，其中包括活性炭材料的合成新方法新工艺、活性炭材料的处理方法、活性炭材料的孔径及孔径分布对超级电容器性能的影响；
超级电容器失效机理以及与活性炭材料的物性参数、电解液种类以及粘结剂种类的关系；
廉价金属氧化物的合成、贵金属氧化物二氧化钌与碳材料的复合等。
依照美国国家能源部的数据预测，超级电容器在全球市场的容量预计将从2007年的4亿美元发展到2013年的120亿美元。
基于中国消费电子近年来的惊人增长表现，预计到2013年，我国超级电容器的整体产业规模有望达到79亿元。
二、铅酸电池新技术
水平铅网铅酸蓄电池是一种采用水平电极的铅酸电池新技术。
水平电池有优异的性能，尤其是在动力性能及抗震性能方面的突出表现，作为动力电池完全可以满足需要，同时在通讯电源、太阳能、风能储能蓄电池及军事应用领域也有很好的应用前景。
水平铅网电池发展技术比较成熟，有自主专利的铅布板栅制造工艺，采用机械化的装配工序，率先实现了水平电池的规模化生产。
美国HorizonBatteries，LLC、美国HorizonBatteries（China）LLC、美国MillenniumEnergyGroup、美国XtremePowerInc、国内豪德千网水平电池（包头）有限公司、台湾德发实业股份有限公司等公司都投入了大量人力、物力和财力，部分产品已实现商品化。
三、超级铅酸电池新技术
超级铅酸电池，将超级电容器和电池的优点于一身，是兼具高能量密度和高功率密度的新型储能器件。
超级铅酸电池采用泡沫炭板栅和铅炭电极，通过利用泡沫炭的高比表面积，结合炭电容器的高比功率和长寿命优势，克服了传统铅酸电池的缺陷。
超级铅酸电池作为车辆的动力电源是当前技术层面上的的突破。
超级蓄电池与传统铅酸蓄电池相比：
功率可提高20%~50%，寿命至少可延长2~3倍。
超级电池特别适用于混合动力汽车领域，也可用于太阳能、风能等间歇性能源的存储。
四、金属燃料电池新技术
金属燃料电池是以金属代替氢或富氢燃料而发展产生的新概念的燃料电池。
金属空气电池，是用金属燃料代替氢而形成的一种新概念的燃料电池。
金属燃料电池的研究应用主要在动力电源方面，未来金属燃料电池还可用于潜艇AIP系统的能源，太阳能、风能等间歇性能源的储存和电网调峰储能等领域。
目前金属燃料电池研究昀多的是锌、铝燃料电池，锂燃料电池也有研究。
五、新型压缩空气储能技术
为解决常规压缩空气储能系统面临的主要问题，先后出现了带储热的压缩空气储能系统、微小型压缩空气储能系统、液化空气储能系统、超临界压缩空气储能系统等。
目前，德国的RWEPower公司正在研发90MW的带储热的压缩空气储能系统，预计到2013年完成。
英国HighviewPowerStorage公司的第一台MW级液化空气储能样机已在伦敦地区示范运行，正在研发10MW级的液化空气储能系统示范装置。
中科院工程热物理研究所正在研发超临界压缩空气储能系统，其15kW实验系统已经建成，1.5MW示范系统已开始建设，下一步将建设10MW级示范装置。
六、熔融盐蓄热新技术
熔融盐蓄热技术是一种利用熔融盐储热进行蓄能的新技术。
根据熔融盐蓄热方式的不同，主要分为熔融盐潜热蓄热技术和熔融盐显热蓄热技术两种。
熔融盐蓄热技术的主要应用领域包括太阳能热发电、核反应堆、工业余热利用等。
熔融盐蓄热是昀现实的低成本大规模蓄热技术之一，已在西班牙、美国和欧洲在建及将建的太阳能热发电站中得到了普遍应用，是降低太阳能热发电成本、提高太阳能热发电年发电量的重要保证。
实现太阳能热电站的24小时连续发电，是今后蓄热技术的发展方向。
第四章国内及国际储能相关政策解析
一、国家主要政策及对储能的影响
现阶段，储能技术尚处于发展的初期阶段，技术的研发和示范应用都离不开国家政策和资金的支持。
只有在政策的倡导和支持下，储能技术才能更好的进行基础研发、应用验证并逐步走向产业化。
国家近期发布的与储能相关的政策如下：
《国家“十二五”规划纲要》
发布主体：
十一届全国人大四次会议
发布时间：
2011年3月
主要内容及影响：
首次提到“储能”，要求在“十二五”期间指导新能源、智能电网、储能行业的发展建设以及规划新能源重点建设项目，对推动储能行业的快速发展有积极意义。
《产业结构调整指导目录》发布主体：
国家发改委发布时间：
2011年3月主要内容及影响：
大力鼓励与储能相关的产业，包括大容量电能储存技术开发与应用、城轨列车再生制动吸收装置、新能源汽车关键零部件和电动车充电设备。
《分布式发电管理办法（征求意见稿）》发布主体：
能源局发布时间：
推进分布式发电发展，加快新能源开发利用，提高能源效率，减少化石能源消费，促进节能减排和非化石能源发展目标的完成。
强调了储能技术在分布式发电中重要的应用。
《国家“十二五”科学和技术发展规划》
科技部
2011年7月
“十二五”期间，我国将大力推动新能源、智能电网、电动汽车等产业的发展；
并完成相关风场示范建设、智能电网示范园区和集成综合示范区的建设以及电动汽车的规模化示范的推广。
《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南2011年度》发布主体：
国家发改委、科技部、工信部、商务部、知识产权局发布时间：
2011年10月主要内容及影响：
指出新能源和储能相关的高技术产业化重点领域应包括动力电池及储能电池、风能和太阳能，同时大规模储能系统作为电网输送及安全保障技术被提出。
《国家能源科技“十二五”规划（2011‐2015）》
国家能源局
2011年12月
我国第一部能源科技规划，其中划分的4个技术领域中与储能相关的包括“新能源技术”和“发电与输配电技术”；
同时明确了10MW级大规模超临界空气储能装置、MW级飞轮储能系统及飞轮阵列、MW级超级电容器储能装置、MW级超导储能系统、MW级钠硫电池储能系统、MW级液流储能电池系统的研究方向。
《外商投资产业指导目录（2011年修订）》
发改委、商务部
鼓励外商投资的项目包括新能源汽车关键零部件制造、高技术绿色电池制造、新能源发电成套设备或关键设备制造以及新能源电站建设、经营等。
二、地方主要政策及对储能的影响
智能电网（电网调峰）的建设、电动汽车产业的发展、新能源的利用、新技术、新材料（电池技术和材料）的发展以及打造产业或技术基地是各地区发展储能的主要着眼点。
在此基础上，这些地区主要以技术（新材料）的研发、建立生产基地（利用当地资源优势）、建设抽水蓄能电站和推动示范项目为储能发展的出发点，分别推进了抽蓄、储能电池和电动汽车动力电池的发展。
在东北地区，储能行业仍然以发展抽水蓄能为主。
吉林和辽宁提出快速发展储能以适应智能电网发展和新能源并网问题，尤其长春将储能作为新能源产业发展的重点领域，重点支持全钒液流电池的发展。
在华北地区，随着张北风光储输示范工程的一步步开展，对储能的重视程度和认识深度也逐渐增加，主要将储能应用于大规模间歇式电源并网、智能输配用电、大电网智能调度与控制、分布式供能、微电网等方面。
北京作为国家新技术发展的领先城市，以中科院工程热物理所为代表，进行多项储能系统研究项目，以重点提升储能电池的研发水平，加速储能电池的产业化和规模化。
天津以打造“绿色之都”的口号，对储能电池发展提出具体目标。
同时山东也要求重点推广多种储能产品和技术。
西北地区的储能整体发展稍落后于其他地区，只有甘肃省明确提出开展制氢储能和大功率储能系统研究重点，并支持镍氢及锂离子动力电池研制和产业化等项目。
华东地区对储能产业的支持和投入较为明确和大力，各省市都推出关于促进储能发展的政策和规划，尤其以浙江和江苏为先。
浙江以电动汽车和调峰为着眼点，依托多个骨干企业和大项目，打造电池产业基地。
江苏为解决大规模并网问题，发展多种储能技术，开展企业合作，进行动力电池研发。
同时，上海提出聚焦锂电池、钠硫电池和液流电池等领域，支持2‐3家发展潜力大的企业，以促进智能电网发展。
安徽、福建也出台了相应的政策，支持储能电池发展。
华中地区对储能的认知也比较深入。
其中湖南省规划了具体的储能发展目标，重点支持全钒液流电池，依托企业和高校共同发展储能产业，明确指出十二五期间建设智能储能变电站500个。
江西以建设动力储能电池特色产业基地和新材料为着眼点，对新余及周边城市进行清晰明确的产业布局。
河南、湖北、四川也都有各自重点发展的储能方向。
华南地区对储能的政策扶持力度以广东省为先，依托龙头骨干企业。
进行产学研创新联盟，结合重大项目对电池产业提供政策支持，提出到2015年储能电站装机达到100MW以上，储能产业产值达560亿元。
贵州省依靠自身资源优势，重点建设锂离子电池产业化项目。
各省与储能相关的重点政策如下：
表3：
我国各省储能相关政策
三、国际政策对储能的影响
美国和日本是储能技术发展较早、水平较高的国家；
在欧洲国家中，德国在新能源和储能领域的发展幅度较大；
而韩国则是新兴的储能发展国家。
美国
美国近两年的储能政策分别从标准、补贴、项目应用等方面进一步发展储能产业。
具体的政策如下：
《AB2514》号法案
美国加州政府
2010年9月29日
要求CPUC（加州公用事业委员会）在2013年10月1日前制定出切实可行、具有成本效益的储能系统安装标准，扩大储能系统使用范围，并要求加州所有公共机构和电力相关企业于2015年和2020年达到CPUC制定的第一、二期储能系统安装目标。
该法案的目的是通过储能技术实现可再生能源并网及调峰作用。
《2011~2015储能计划》
美国能源部
2011年2月
该计划主要关注——如何安装储能系统以实现其昀大效用；
储能系统的成本、安全性及使用周期的研发和应用事宜；
促进技术研发并建设示范项目展示储能的价值链条，通过示范项目的建设及运营反馈指导科研方向；
储能设备的工业设计，以实现其大规模产业化生产。
《2011年SGIP计划》
美国加州公用事业委员会
2011年10月10日
计划涵盖了与太阳能发电或其他SGIP发电技术相结合的储能系统，创举性的提出为独立储能系统提供补贴，只要可以达到昀低2小时的额定放电功率，即按照2美元/W的标准补贴，对热电联动的燃料电池的激励标准则定为2.25美元/W。
《为效果付费政策》
美国能源委员会
2011年10月20日
将储能技术纳入调频辅助服务范围，承认储能是提供调频服务机构，增加提供调频服务的机构数量，纠正该服务的市场价格信号，使储能系统在该领域与传统发电系统之间竞争更加公平。
日本
日本受地震核泄漏事故影响，自2011年下半年开始，连续发布能源政策。
《短期电力供应稳定对策和中长期能源政策纲要》
日本政府
2011年7月29日
提出推广节能产品的应用、促进太阳能发电、热电联动等分散型发电设备投资建设等对策。
争取到2030年或2050年建成新的分散型能源供需体系。
《关于电力企业采购可再生能源电力的特别措施法》
日本国会
2011年8月26日主要内容及影响：
要求电力公司在一定期间以固定价格收购外部企业所发电力，称为全量收购制度。
全量收购的对象包括太阳能、风力、地热、中小水力（3万kW以下）以及生物质发电5种，低于10k
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