大规模储能技术发展路线图

本报告写作过程中与国内外电力系统规划运行、储能技术研究与应用的科研院所开展合作，广泛听取了行业内外专家的意见和建议，内容权威精准。 

本报告回答了能源清洁化转型需要什么样的储能、需要多少储能、如何应用和评价等3个重要的技术战略问题，为储能技术发展和经济指标提升指明了方向。报告首先梳理了储能技术发展现状，研究了不同应用场景对储能技术的要求，提出了储能匹配度量化指标体系，开展了各应用场景储能技术匹配和配置方法的研究。其次，基于系统运行综合成本优化模型，提出了能源转型过程中大规模储能总体需求和配置的测算方法，测算了2050年全球储能总体需求，分析了影响储能需求总量、技术、成本及配置的主要影响因素，提出了支撑能源清洁转型要求的储能技术经济发展目标。在此基础上，从储能本体、系统集成、运行控制等方面提出了关键技术难点，制订了2035年、2050年的分阶段研发规划和优先行动计划，形成全球能源互联网场景下大规模储能关键技术发展路线图。*后，从储能体系结构、构建过程及广义储能等方面对未来高比例、甚至100%清洁能源系统的储能体系进行了展望。

全球能源互联网发展合作组织（简称合作组织），是由致力于推动世界能源可持续发展的相关企业、组织、机构和个人等自愿组成的国际组织。注册地设在北京。合作组织的宗旨是推动构建全球能源互联网，以清洁和绿色方式满足全球电力需求，推动实现联合国“人人享有可持续能源”和应对气候变化目标，服务人类社会可持续发展。合作组织将积极推广全球能源互联网理念，组织制定全球能源互联网发展规划，建立技术标准体系，开展联合技术创新、重大问题研究和国际交流合作，推动工程项目实施，提供咨询服务，引领全球能源互联网发展。

前言摘要
1 储能定位与演变 001
1.1 调节能力来源 002
1.2 储能的定位 004
1.3发展与演变 005
清洁化转型趋势 005
储能形式的演变 007
调节能力的变化趋势 008
2 技术与应用现状 009
2.1 应用现状 010
2.2 机械储能 012
抽水蓄能 012
压缩空气储能 015
飞轮储能 019
前沿技术 020
2.3 电化学储能 022
锂离子电池 022
铅蓄电池 026
液流电池 029
钠硫电池 032
前沿技术 034
2.4 电磁储能 036
超级电容器 036
超导磁储能 038
2.5 化学储能 039
2.6 储热 046
2.7 系统集成与运行控制 051
●电池管理系统（BMS） 052
●功率转换系统（PCS） 053
●能量管理系统（EMS） 053
●运行控制技术 054
3 需求与配置研究 055
3.1 研究基础 056
调节能力需求 056
可调节电源 061
新能源出力特性 062
新能源发电成本 064
3.2 技术路线 066
3.3 主要应用场景 068
场景定义 068
技术需求 074
匹配度分析 076
3.4 典型场景配置 083
电源侧 083
电网侧 091
用户侧 094
小结 098
3.5 需求总量优化研究 099
优化方法 099
情景设置 100
结果分析 102
系统配置方案 108
3.6 技术经济目标 110
4 发展路线图 111
4.1 本体技术 112
发展目标 112
技术难点 114
研发规划 117
4.2 集成技术 128
发展目标 128
技术难点 128
研发规划 128
4.3 规划技术 130
发展目标 130
技术难点 130
研发规划 130
4.4运行控制技术 132
发展目标 132
技术难点 132
研发规划 132
4.5 评价与标准 134
发展目标 134
技术难点 135
研发规划 135

5 发展展望 137
5.1 体系结构 138
5.2 构建过程 140
5.3 发展趋势 144
5.4 综合效益 145
5.5 发展倡议 147
政策制定机构 147
投资者 149
附录 缩略词 150

能源事关人类可持续发展全局。当前世界面临资源紧缺、气候变化、环境污染、能源贫困等一系列重大挑战，根源是人类对化石能源的大量消耗和严重依赖。应对这些挑战，是实现人类可持续发展重大而紧迫的任务。从本质上看， 可持续发展的核心是清洁发展，关键是推动能源生产侧和消费侧的变革与转型。全球能源互联网是清洁主导、电为中心、互联互通、共建共享的现代能源体系， 为清洁能源在全球范围大规模开发、输送、使用搭建平台，推动以清洁化、电气化、网络化为特征的全球能源转型。为加快推动构建全球能源互联网，促进人类可持续发展，全球能源互联网发展合作组织对储能等关键技术开展了广泛调研和深入研究。风能、太阳能等电源的发电能力由自然资源条件决定，呈现随机、波动的不可控特点，难以为系统提供稳定的电力供应，更无法随负荷需求大小变化而调节出力。系统对储能的需求本质上取决于能源生产与消费间的不平衡程度，电力系统生产与消费间的不平衡度由净负荷的特性决定。随着大规模清洁能源基地和分布式能源的持续开发，高比例清洁能源电力系统逐步形成，系统的净负荷波动不断增加， 电力系统对储能的需求也随之增强。储能在提升电力系统灵活性、经济性和安全性方面发挥着重要的作用，将广泛应用于全球能源互联网的各个环节。本报告回答了能源清洁化转型需要什么样的储能、需要多少储能、如何应用和评价三个重要的技术战略问题，为储能技术发展和经济指标提升指明了方向，描绘了技术进步和行业发展的宏伟蓝图。首先梳理了储能技术发展现状， 研究了不同应用场景对储能技术的要求，提出了储能匹配度量化指标体系，开展了各应用场景储能技术匹配和配置方法的研究。其次，基于系统运行综合成本优化模型，提出了能源转型过程中大规模储能总体需求和配置的测算方法， 测算了 2050 年全球储能总体需求，分析了影响储能需求总量、技术、成本及配置的主要影响因素，提出了支撑能源清洁转型要求的储能技术经济发展目标。在此基础上，从储能本体、系统集成、运行控制等方面提出了关键技术难点， 制订了 2035、2050 年的分阶段研发规划和优先行动计划，形成全球能源互联网场景下大规模储能关键技术发展路线图。后，从储能体系结构、构建过程及广义储能等方面对未来高比例，甚至 100% 清洁能源系统的储能体系进行了展望。本报告历时 1 年，与国内外电力系统规划运行、储能技术研究与应用的科研院所开展合作，广泛听取了行业内外专家的意见和建议。希望本报告能为政府部门、国际组织、能源企业和研究机构相关人员开展政策制定、战略研究、项目开发、技术创新提供参考和借鉴。受数据资料和报告编写时间所限，内容难免存在不足，欢迎读者批评指正。