01户用储能在三网融合体系下的实证及关键技术开发

成果介绍

户用储能属于“源网荷储用”的储用环节，是实现清洁能源进入千家万户的基础，在我国新型电力系统高速转型升级进程中，传统“源随荷动”的调度模式转变为“源荷互动”的动态调整模式，在用户侧安装面向家庭用户和小型工商业的户用储能系统，部署分散式储能资源，在提高分布式新能源消纳、节约用电成本和提高供电稳定性的同时，通过聚合管理提高需求响应的能力，缓解我国电力保供压力，满足经济社会快速发展的用电需求。

创新亮点

（1）户用储能产品集成技术，已集成针对不同安装条件、环境、功能需求的铅酸/炭、磷酸铁锂2大种类定制化户用储能集成产品系列，铅酸/炭系列主要面向居民用户、磷酸铁锂系列主要面向小型商业、充电场站等用户，每个系列不少于3个产品，容量规格为10/15/20kWh，功率等级为3/5/10kW，形成产品包，部分产品已投入实际应用。

（2）户用储能自动化检测技术，平台具备对户用储能系统进行能效检测、并网测试、离网检测等电气性能以及电气安全相关测试的能力，并配合中国电能出具第三方PCCC认证检测报告。

（3）基于户用储能的园区级聚合管理技术：实现园区储能、充电、光伏、风机等各类型资源数据信息，实现各类信息展示及设备灵活控制。建立园区虚拟电厂平台及智能终端控制仿真平台模型，模拟出该平台调度电源、用能设备和储能设备的控制特性；明确园区虚拟电厂平台及智能终端控制仿真平台运行控制策略，实现削峰填谷、负荷互动等功能。同时通过一系列算法逻辑，进行市场分析与电价预测，自动算出申报策略与结算。

应用场景

该成果目前已建设国内首个户用储能综合研究及实证实验室，在浙江和北京建成两个户用储能示范实证基地，产品涵盖派能、固德威、古瑞瓦特、比亚迪、宁德时代等国内十几家龙头企业多款产品，类型涉及锂离子电池、铅炭电池及液流电池体系，产品代表性强，研究及实证具备普遍性意义。目前储能总容量约800kWh，后续还将不断扩充产品序列及类型。

市场前景

（1）打造国内户用储能测试与技术研究中心，快速支撑户用储能部署推进，引领户用储能产业高效有序发展。

（2）建立户用储能设备选型数据库，实现户用储能系统全生命周期安全维护，为户用储能项目提供设备选型、规划设计、报装形式标准化的解决方案。

（3）建立户用储能安全与寿命管理系统，从设备采购到运行管理等各个环节，实现户用储能系统全生命周期安全维护。

（4）建立户用储能集群能量管理平台，为三网融合及分布式户用光储一体化、V2G、村镇两级共享储能等户用储能产业建设和商业模式创新提供支撑。

（5）开发自主化综合智慧零碳电厂三网融合智能终端产品，实现户用储能产品即插即用。

（6）建立户用储能产品检测规程，形成适合于综合智慧零碳电厂应用场景的产品清册，推动国内户用储能相关检测、安全等标准建立，引领户用储能标准体系建设，并推动国内户用储能认证体系发展。

02新型热力学循环（CASE）储能技术

成果介绍

新型热力学循环（CASE）储能技术是一种物理储能技术。在电网负荷低谷期将电能转换为热能和冷能并储存，在电网负荷高峰期将储存热能和冷能转化成电能对外发电。

创新亮点

该成果采用闭式热力学循环，不储存空气、仅储存热量和冷量，功率可达10MW-100MW及以上，储能时长可达24h以上；电-电效率可达60%，综合效率达85%以上。

应用场景

（1）削峰填谷、改善电网特性，缓解当前的弃风、弃光以及目前光伏限电困局；

（2）参与电力调峰、为电网提供转动惯量支撑，提高系统电能品质和安全稳定水平；

（3）冷热电三联供，为用户提供多样化的能量供应。

市场前景

根据长时储能技术理事会预测，2040年全球长时储能的装机规模将达到85-140TWh，需要投资达1.5万亿美元左右甚至更高。对标中国，由于中国一次能源占全球比例为26%，未来中国将需要部署22TWh至36TWh的长时储能，CASE技术的未来市场前景十分广阔。

效益分析

未来将打造长时储能行业独角兽企业，保守估计CASE技术在长时储能市场的占比将达到20至30%，预计市场空间约800至1000亿美元。

03电池储能系统分散控制技术

成果介绍

该成果采用标准化和模块化设计思想，使储能系统的能量密度、效率、安全性、可维护性、系统循环寿命、建设成本、占地面积等性能指标得到大幅度提高。

创新亮点

储能系统的分散控制技术，实现了模块化PCS对电池簇的精细化管理，实现了电池簇的虚拟并联和簇间解耦，有效解决了电池簇之间的并联失配、并联环流问题，极大地提高了系统可用度和安全性。

分散控制技术可针对每个电池簇设计优化的能量分配策略，实现电池簇能量的最大化利用以及电池簇之间的主动能量均衡控制，大大延长了电池系统整体循环寿命，并支持新旧电池簇混用。该架构中，单电池簇故障不影响系统整体运行，故障检修和系统维护方便，系统运行可靠性和稳定性高。

应用场景

截止目前，该储能技术已经完全成熟，成功应用于华能系统内多个电池储能项目，总投产业绩总容量达到694.5MWh，得到行业高度认可。

2023年参与建设了两个大型储能EPC项目，分别是华能莱芜电厂独立储能电站项目和华能上都电厂独立储能电站项目。其中，华能莱芜电厂独立储能电站项目规模100兆瓦/200兆瓦时，是山东省2022年度储能示范项目，该成果采用清能院自主研发的精细化分散控制电池储能技术；华能上都电厂独立储能电站项目规模300兆瓦/600兆瓦时，该成果将首次应用清能院牵头研制的35kV电压等级的串联分散控制储能技术，将该成果建设成分散式、集中式和高压串联式储能技术的实证基地。