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储能与光伏行业知识扫盲
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储能与光伏行业知识扫盲
储能行业扫盲
名词解释
EPC:工程总承包
EMS:能量管理系统
PCS:储能变流器
BMS:电池管理系统
LFP:磷酸铁锂
EMS:能量管理系统
PCS:储能变流器
BMS:电池管理系统
LFP:磷酸铁锂
储能场景
发电侧
位置
集中式新能源电站旁
功能
1，减少弃用；
2，平抑波动
2，平抑波动
电网侧
位置
独立建设或者位于传统电站旁
功能
1，调频；
2，调峰
2，调峰
用电侧
位置
家庭、工厂、办公楼、通信基站备用电源、数据中心备用电源
功能
1，自发自用；
2，削峰填谷
2，削峰填谷
行业逻辑
背景
2023 年，中国风光累计装机容量分别达到 441GW、609GW，合计占全社会总装机的比重为 36%，2023 年合计发电量达到 1.1 万亿千瓦时，产能产量均处于世界第一。产业布局方面，我国拥有最完备的产业链，产业规模也是领先世界。技术和产品应用方面，国内头部企业多次创下世界纪录，无论是材料、制造技术还是装备水平方面国内均处领先地位，在全球范围拥有巨大的市场份额和影响力。但是目前我国新能源产业面临增长瓶颈、产能过剩等问题。
新能源受自然条件影响，具有明显的间歇性、波动性及随机性，叠加电气化率提升带来的用电需求峰谷差距扩大以及尖峰化，将在数字经济发展过程中引发两大系统性挑战：
电力系统冲击挑战：
电力系统极易受到冲击，电压频率等问题严峻，严重会发生崩溃
供能稳定性挑战：
大型数据中心（尤其政府、金融等相关的重要枢纽节点）对电力稳定要求极高，数据安全易受到威胁。
国内储能处于爆发初期
在强制配储等利好政策驱动下，我国新型储能装机规模保持爆发式增长。据 CNESA 统计，2022 年全年新型储能新增投运装机为 7.35GW，而 2023 年该数字就达到21.5GW。CESA 预计 2023-2025 年合计增量 60GW，2025 年末累计规模有望突破 70GW。国网研究院预测，双碳目标指导下，2060 年电化学储能装机容量将达 9 亿千瓦，占比 5.8%，成为继光伏、风电、水电之后第四大电力装机类型，2022 年-2060 年电化学储能的复合增速将达到11.8%。我们认为在数字经济爆发背景下，储能后续的装机爆发力巨大。
政策驱动
鼓励政策持续出台，配储要求不断提升。
全国已近 30 个省份出台了“十四五”新型储能规划或新能源配储文件，新建新能源项目配储比例在 10%-20%，最高储能时长已达到 5 小时。同时辅助服务市场、电力现货市场等相关政策密集发布，各类储能项目的盈利机制有望逐步完善，经济性逐渐凸显。
增大峰谷电价差，让更多的投资者参与进来
碳中和目标
储能的技术优势
发电环节
风光电站储能在高输出/低输出时段充/放电，实现电站出力平滑控制，更好地拟合出力曲线，减少新能源波动对系统的冲击，大大提升消纳能力
输配电环节
储能可缓解电网阻塞、提供高质量调峰调频能力，从而缓解高额电网投资；
负荷环节
光储协同可降低终端用电成本，助力分布式能源发展，还适配终端能源电气化、数字化趋势。
锂电池储能系统
电池组
多个电池模块（由多个电芯串并联和固定装置）组成，占据储能系统60%左右的成本
BMS
电池管理系统：负责电池的检查、评估、保护以及均衡等
PCS
储能变流器：电池组的充电和放电过程，并进行交直流的变换
EMS
能量管理系统：负责数据采集、网络监控和能量调度等
其他电气设备
比如空调，储能柜等
问题
成本问题
锂电池的价格一直相对较高，浅循环寿命短，使用年限和使用次数限制了其在长时储能中的应用。长时储能需要大容量电池组，成本会更高。
安全性问题
锂电池的使用中可能出现过充、过放、短路等安全问题。锂电池的自燃事故也时有发生。长时储能需要更高的安全性能，否则可能带来更大的风险。
寿命问题
锂电池在长时间运行后，可能会出现极片脱落、电解液时间过长、内阻增加、氧化等问题，影响电池性能。
实际应用
锂离子电池的短期存储特性表现优异，在4小时到8小时的时间范围内，可以提供良好的储能效果。
长时间储能需要大容量电池组，而锂离子电池的价格较高，使用约5~10年之后，电池组就需要更换，这也就意味着长时间储能中，锂离子电池成本较高。
锂硫电池是一种新型的锂离子电池，其具有更高的能量密度和更长的寿命。它可以通过深度充放电循环，来实现更长时间的储能，长至数周甚至数月。
长时储能技术
目前主流长时储能技术包括抽水蓄能、液流电池、压缩空气储能、氢储能、光热储能。
短期看好确定性最高的抽水蓄能电站
中期全钒液流电池、压缩空气储能将快速落地放量
长期氢（氨）能将补齐能源转型最后一环。
储能产业链
锂电池储能产业链
上游
原材料
正负极材料、电解液等
中游
制造及系统集成
电芯制造、电池管理系统、能量管理系统、储能变流器及系统集成商等
电芯技术路线方面，磷酸铁锂占绝对主导。
磷酸铁锂凭借安全、成本优势已占据绝对主导。据 CNESA 统计，2023 年锂离子电池装机占新型储能装机比重为 97.3%，较 2022 年上升 3.3pcts。
PCS 盈利能力最佳
PCS 是储能系统核心设备之一，可以将电池的直流电转变为交流电供给电网或负荷，也可以将电网交流电转变为直流电储存在电池中。星云股份年报披露，PCS 在储能系统中的成本占比约为 16%。我们选取各环节代表性企业作为样本，统计得出 PCS 毛利率基本稳定 在 40-50%
下游
储能电站
储能系统集成商通过自产或外采核心部件，装配成系统后出售。头部企业往往拥有 ESS（系统集成）、EMS（能量管理系统）、BMS（电池管理系统）等多项技术，整合资源能力强。
国内市场
与央国企保有长期合作关系、平台积累深厚的储能系统集成商的优势更明显。
独立储能项目招标要求趋严，以中广核 2 年框架集采项目为例，2022 年储能系统集成商要满足条件：近 3 年的累计项目容量不少于 50MW；2023 年升级为累计业绩不少于 1GWh。
国外市场
品牌为王，本地化能力是关键。
光伏行业扫盲
光伏发电
原理：利用半导体界面的光伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术
关键元件：太阳能电池，太阳能电池经过串联后经封装保护形成太阳电池组件，再配合控制器、逆变器等部件形成光伏发电装置。
装机容量单位：GW
GW是吉瓦（GW）装机容量的单位。GW是gigawatt的缩写，常用来表示发电装机容量。装机容量，全称“发电厂装机容量”，亦称“电站容量”。
1太瓦等于1000GW（吉瓦）,1吉瓦等于1000MW（兆瓦）,1兆瓦等于1000KW（千瓦）,1千瓦等于1000W（瓦特）,1瓦特等于1000mW（毫瓦）,1毫瓦等于1000uW（微瓦）。
光伏发电系统分类
根据是否并网分类
离网（独立）光伏发电系统
交通、通信、用户、偏远地区
并网光伏发电系统
集中式光伏发电、分布式光伏发电
根据容量大小分类
小型光伏发电系统
容量≤1MW
中型光伏发电系
1MW<容量≤30MW
大型光伏发电系
30MW<容量
光伏电站分类
根据是否并网分类
离网光伏电站（独立式光伏电站）
主要包含光伏阵列、控制器、蓄电池、逆变器四部分
并网光伏电站（大型地面集中式，屋面分布式，农业大棚）
主要包含光伏阵列、汇流箱、低压直流柜、逆变器、交流配电柜、箱变、升压站。（可带蓄电池，经济性差）
根据接入电网电压等级
小型光伏电站
接入电压等级380V
中型光伏电站
接入电压等级10/35kV
大型光伏电站
接入电压等级66kV以上
光伏电站实施方案
光伏电站结构
太阳能电池
太阳能电池由半导体构成，经过光照后，形成新的空穴-电子对，在p-n结光照的作用下，光生空穴由n区流向p区，光生电子由p区流向n区；两者产生电位差，接通电路后就形成电流。
根据电池材料区分
硅太阳能电池
单晶硅
单晶156*156mm，功率4.0-4.5W电池电压0.5V左右
多晶硅
多晶156*156mm，功率3.3-4.0W电池电压0.5V左右
化合物半导体太阳能电池
有机半导体太阳能电池
光伏组件
原理
一定数量的电池通过封装工艺串联在一起，形成电池组件。
0.5*72=36V
分类
晶体硅光伏组件
技术成熟性能稳定转化效率高（14%）
非晶硅薄膜光伏组
价格低、封装工艺安全、弱光发电率高、转化率低（7%）
光伏组件容量
在180Wp~300Wp之间，常见的有250W和280W两种
光伏组件电压
18V或36V
光伏组串
若干光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且具有固定的支撑结构而形成的最小直流发电单元。
串联数量由逆变器的最高输入电压和最低输入电压、以及光伏组件自身的电气参数等共同确定。
并联数量由逆变器的额定容量和组串的容量共同确定。
排列方式
光伏阵列（光伏方阵）
光伏组串以一定的排列方式组合起来以便更好的采集光能用于发电，提高光能利用率。光伏阵列是光伏发电场最大的发电单元。
分类
固定式
跟踪式
单轴跟踪
双轴跟踪
光伏并网控制器
控制器是一个微机数据采集和监测控制系统，防止蓄电池过充、过/欠压、涓流。同时，控制器包含MPPT功能，保证光伏阵列输出功率最大，提高30%的发电效率。
光伏逆变器是光伏发电系统中的核心部件，而MPPT技术是光伏逆变器的核心技术
由于太阳能电池收到光强以及环境等外界因素的影响，其输出功率是变化的，光强发出的电就多，带MPPT最大功率跟踪的逆变器就是为了充分的利用太阳能电池，使之运行在最大功率点。也就是说在太阳辐射不变的情况下，有MPPT后的输出功率会比有MPPT前的要高。
汇流箱
在光伏发电系统中，将若干个光伏板电流并联接入光伏汇流箱，在光伏汇流箱内汇流后，通过直流断路器输出，与光伏逆变器配套构成完整的光伏发电系统。
作用：汇流、防雷、维修、检测
直流低压配电柜
作用：汇流、防反接、防雷、维修、检测
交流配电柜
配电柜将逆变器输出电能的一部分（分支），分配给检测装置和保护装置等用电设备，保证系统可靠运行。
逆变器
将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，为负载供电或并入交流电网。
关键技术：过/欠电压、过/欠频率、防孤岛效应、短路保护、逆向功率保护、低电压穿越、最大功率跟踪。
分类
离网逆变器
输入12V或24V输出为220VAC
AC交流
DC直流
并网逆变器
输入450~820VDC，输出210V-310VAC，功率0.5MW或1MW。
按是否带变压器区分
无变压器型
有变压器型
箱变
将并网逆变器输出的电能，经二次升压后接入并网母线或直接至升压站低压侧母线。
国内一般光伏箱变容量为1MW，采用双圈变或低压分裂变压器。
电力UPS：供箱变内保护、测控装置等现场设备供电。
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模板简介
随着可再生能源兴起，储能成为平衡电网和提升光伏效率的关键技术。《储能与光伏行业知识扫盲》将引导您了解储能的必要性、各类储能技术以及光伏系统的工作原理，为探索清洁能源未来奠定基础。
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