介绍电力储能产业链.docx

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1、臧少电力储能产业链【摘要】储能产业链包括上游原材料、中游储能系统、下游发电侧+电网侧+用户侧需求目录?储能产业链1?储能产业链核心环节一锂电池2?储能产业链核心环节一钠电池3?储能产业链核心环节一一储能变流器4?储能产业链核心环节电源管理系统8?储能产业链核心环节一温控：风冷+液冷10?储能产业链核心环节一系统集成10储能产业链1)上游的原材料：主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及结构件等；代表企业：杉杉股份、容百科技、当升科技、中科电气等；2)中游主要为储能系统的集成与制造：一般包括电池组、电池管理系统(BMS)能量管理系统(EMS)以及储能变流器(PCS)四大组成部分。代表企业包括

2、宁德时代、亿纬锂能、阳光电源、南都电源、科土达等，其中龙头公司宁德时代、比亚迪、阳光电源等出口海外较多；3)下游主要为工程EPC、并网检测、后期运维：代表企业包括南网科技、宝光股份、万里扬、电科院、林洋能源等。储能电池系统储能系统集成电池管理系统电芯原材料I电池生产设备电池组宁德时代比亚迪国轩高科亿纬锂能南都电源中天科技储能交流器科工电子高特电子高泰昊能力高新能源协能科技阳光电源海博思创摩博能源南都电源电气国轩南瑞继保科陆电子储能系统安装阳光电源科华数据南瑞继保盛弘股份科陆电子上海电气能量管理系统中广核储能产业链核心环节一锂电池在电化学储能电站成本中，电池环节占比最高(60%),其次是PCS环

3、节(20%)；在锂电池成本中，正极材料占比最高(40%),其次是隔膜(20%)、负极材料(15%)、电解液(IO%)。?锂电池的材料主要包括正极材料、负极材料、隔膜以及电解液；?锂电池充电时，锂离子从正极脱嵌经过电解液后嵌入负极，负极处于富锂状态，放电时则相反?.储能产业链核心环节一钠电池与锂离子电池相同，钠离子也拥有正极、负极、隔膜和电解液四大材料,但除了隔膜外均相差较大。根据测算，钠储量丰富，它的地壳储量比锂高3个数量级。同时，钠的导电性能好，可以用低浓度的电解液；快充性能好，同浓度的钠盐电解液比锂盐电解液离子导电率更高；安全性较好，可以满足一些对能量密度需求不高的领域。在安全性、充电速度

4、、低温耐受等方面都有着很明显的优势。钠离子电池在原理上和制造工艺上与锂离子电池类似，目前和锂电池生产线设备是兼容的。把锂电池的正极材料、负极材料与电解液中的盐替换成含钠的材料即可，负极材料替换成无烟煤制备的负极，正极材料不用磷酸铁锂，用含铜的过渡金属氧化物。止匕外，钠离子电池的“火热”与锂电池价格的走高也有着一定的关系，在过去1-2年内，碳酸锂价格每吨从4万元，最高涨到50万元，涨了10多倍，成本的增长使得企业将目光投向了价格较低的锂离子电池。2023年10月11日，中科海钠与华阳股份联合打造的IGWh钠离子电芯产线正式投运，拉开了钠电池量产序幕，截至目前，全球已有宁德时代、传艺科技、Natr

5、onEnergyAItriS等明确于2023年量产钠电池，进一步刺激了产业链企业加快投产进程。在10月底，锂电池企业宁德时代表示钠离子电池产业化进展顺利，预计明年将会正式量产，同样宣布明年实现量产的还有孚能科技，孚能科技表示将会加快推进钠电池的产业化。上市企业的纷纷布局，也表明了钠离子电池这一赛道蕴藏着巨大的市场空间。根据中国钠离子电池行业发展白皮书(2023年)测算，钠离子电池2026年的市场空间将达到369.5GWh,理论市场规模或将达到1500亿元。在市场规模扩大的同时，钠离子电池的应用范围也在不断扩展，根据钠离子的特点，它更加适用于储能、两轮车、AOO等对能量密度要求较低且成本较低的场

6、景。近年来，国家有关部门积极推动新型电池发展，以工信部为例，工信部制定发布信息产业发展指南(20162023年)，推动新型电池技术进步和创新升级，支持钠离子电池、液流电池等新型电池产业发展。虽然钠离子电池在产业化进程中尚存在能量密度较低、循环寿命较短、配套供应链与产业链不完善等问题，但随着电池技术逐步走向成熟，应用场景不断拓展，未来钠离子电池或从储能逐步走向动力，有望凭借低成本和高性能的优点，对铅酸电池、磷酸铁锂电池实现平价替代。?.储能产业链核心环节储能变流器在电化学储能系统中，储能变流器(PCS)成本占比约为20%,仅次于电池(60%)；在电网负荷较低时，储能变流器将电网中的交流电整流为直

7、流电存储到电池组中；在电网负荷较高时，储能变流器将电池组放出的直流电逆变成交流电,输送入电网中。储能变流器在电力系统中的位置/p_HT/I&-IJ:3-1电网电能和储能系统电力系统最重要的任务是向负荷安全可靠供电，而负荷是随时间波动的，储能对于电力行业的作用可以说是颠覆性的。储能系统具有随机性、波动性、间歇性的特点，在某种程度上有助于电网时时保持电力的供需平衡。当无法通过常规电源（水电、火电、核电、气电等）自身调节平抑新能源出力的波动，需要配置一定量的储能来增强电源的调节能力。储能系统和电网电能的电双向转换离不开储能变流器储能系统和电网电能的电之所以能双向转换，是因为拥有储能变流器，简称PCS

8、,又称储能逆变器，储能变流器是储能系统核心器件，相当于人体的心脏。储能变流器是一种双向储能逆变器，可控制储能系统的充电和放电过程，进行交直流的变换，既可把储能系统的直流电逆变成交流电，输送给电网或者给交流负荷使用；也可把电网的交流电整流为直流电，给储能系统充电。储能变流器是双向还是单向储能变流器，是连接储能电池系统和电网的双向电流可控转换装置，能够在电网和储能系统间精确快速地调节电压、频率、功率，实现恒功率恒流充放电以及平滑波动性电源输出。储能变流器不仅能满足传统并网变流器对直流电转换为交流电的逆变要求，还可满足储能系统“充电+放电”带来的双向变流需求，具有对电池充电和放电功能，可用于光伏、风

9、力发电功率平滑、削峰填谷、微型电网等多种场合。并网模式下：在负荷低谷期，储能变流器把电网的交流电整流成直流电给电池组充电，在负荷高峰期，储能变流器把电池组中的直流电逆变成交流电反送到电网中。离网模式下：储能变流器与主电网脱开，给本地的部分负荷提供满足电网电能质量要求的电能。储能变流器PCS工作原理储能变流器的工作原理是交、直流侧可控的四象限运行的变流装置，实现对电能的交直流双向转换。该原理就是通过微网监控指令进行恒功率或恒流控制，给电池充电或放电，同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出。储能变流器PCS组成PCS由IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、PCB板（印刷电路板）、电线电缆等硬件组成，其主

10、要功能包括平抑功率、信息交互、保护等，PCS决定了输出电能质量和动态特性，也很大程度影响电池的使用寿命。储能变流器PCS工作模式双向储能变流器PCS的工作模式分为并网模式、离网模式和混合模式。1、并网模式并网模式下包括充电功能和放电功能，此时用户可以选择自动模式和手动模式。在自动模式下，如果用户选择并网充电或放电状态，储能逆变器将以之前设定好的值对蓄电池进行充电或放电。在手动模式下，用户可以通过手动修改充电或放电电流、电压和时间值，使储能逆变器工作在设定的充电或放电状o并网模式中，储能逆变器连接在一个大容量公用电网中，大容量是指该电网的总容量至少比储能逆变器容量大10倍以上。并网模式的主要特征

11、是储能逆变器必须与存在的电网频率同步。要做到与电网同步，储能逆变器相对于电网来说作为一个电流源。有些情况下，储能逆变器必须能通过无功控制为电网提供电压支持。该模式常用于削峰填谷、电力负载平衡和调节电能质量。2、离网模式孤岛系统是一个或多个发电系统并联形成一个局部的“微网”。孤岛系统的主要特征是局部电网与所有的大电网脱离，储能系统的额定功率与局部电网产生的总功率大致相等。在这个系统中，储能系统必须可以充当网路电源，给局部电网提供电压和频率控制。另一方面，如果一个发电装置不能与其他发电装置同步，比如一个柴油发电机连接在局部电网上，那么储能系统必须作为一个电源之同步。有些情况下，储能系统还要在作为电

12、源和与发电装置同步之间转换。孤岛系统的特征是储能系统与局部电网相连，这些情形可能存在于偏远山区或小岛屿。常见应用包括平滑由可变电源可变负载引起的功率波动，稳定电网，优化燃料的使用和调节电能质量。3、混合模式储能系统能够在并网模式和离网模式之间进行切换。储能系统处于微网中,微网与公共电网接，正常工作状态下作为并网系统运行如果微网与公共电网脱离，储能系统将工作在离网模式为微网提供主电源。常见应用包括滤波，稳定电网，调节电能质量和创造自愈网。储能变流器PCS的主要功能特点PCS的主要功能包括过欠压、过载、过流、短路、过温等的保护、具备孤岛检测能力进行模式切换、实现对上级控制系统及能量交换机的通信功能

13、、并网-离网平滑切换控制等。控制信息储能变流器(PCS)/状态信息5能量管理系统(EMS)储能变流器PCS应用场景按照应用场景的不同，PCS可以分为储能电站、集中式或组串式、工商业及户用四大类，主要区别是功率大小。储能电站PCS的功率一般大于IOMW,选取级联型多电平拓扑，采用IGBT模块设计，一般N个交流器安装到集装箱内部，支持多机并联运行，需变压器升压接入电网。集中式PCS的功率在250KW以上，当前多采用两电平拓扑，同样采用IGBT模块化设计，使用功率器件较少，单机功率可达MW级，对系统可靠性要求较高。工商业PCS的功率一般在250KW以下，当前多采用三电平拓扑，与分布式光伏相结合，可以

14、实现自发自用，还可利用电网峰谷差价获利。家庭户用PCS的功率在IOKW以下，与户用光伏相结合，作为应急电源、电费管理等，对安全规范、噪声等要求较高。储能变流器PCS的发展趋势从技术路线来看，分为集中式逆变器、组串式逆变器、集散式逆变器和微型逆变器。目前业内电池储能系统主要采取集中式PCS,多组电池并联将引起电池簇之间的不均衡；组串式PCS可以实现簇级管理，提升系统寿命，提高全寿命周期放电容量，组串式PCS规模化应用趋势已见雏形。随着储能市场规模的不断扩大，储能系统PCS设备不再是简单的转换设备,而是要求具备更高的集成能力。未来，储能系统PCS将越来越倾向于集成设备,通过软件的开发、升级、?.储

15、能产业链核心环节一一电源管理系统电源管理需要系统和设备硬件以及系统软件和驱动程序的支持。行业规范中介绍了所需的硬件支持，如上一部分所述。本主题介绍软件支持，具体而言,驱动程序必须执行哪些操作才能符合操作系统要求并管理适合其设备的电源。下图显示了系统范围的电源管理概述。应用程序和用户可以通过控制面板和调用电源管理例程来影响电源管理决策。用户可以使用控制面板设置系统和设备电源选项，包括自定义电源设置。控制面板通知电源管理器和驱动程序对活动电源策略和关联电源设置的更改。从WindowsVista开始，电源管理器通过调用驱动程序注册接收通知的电源设置回调来通知驱动程序。在WindowsServer2003WindowsXP和Windows2000中，此通知通过WMI执行。电源管理器管理系统范围的电源策略，即管理系统电源使用的规则。（有关详细信息，请参阅系统电源策略。）使用控制面板和API中的信息，电源管理器可以确定应用程序何时使用或可能需要使用各种设备，以便可以适当地调整系统的电源策略。电源管理器还为驱动程序提供接口，包括电源管理支持例程、电源管理次要IRP和所需的驱动程序入口点。当电源管理器请求更改系统电源状态时，驱动程序会通过