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電力系統分析第三版pdf

發布時間:2025-02-11 04:18:13

A. 儲能:新能源發展+政策雙輪驅動,三條主線收益,行業步入快車道

獲取本報告pdf版請見文末

一是: 「碳達峰」、「碳中和」以及國內2030年非化石能源佔一次能源消費比重將達到25%左右目標明確,可再生能源將加速發展,光伏、風電接入應用比例提升;同時,分布式電站、充電樁、微電網等應用衍生新型生態系統,發電側、電網側、用戶側儲能均將迎來新增應用需求。

二是: 儲能相關配套政策逐步完善,包括明確規模目標、市場地位、商業模式、優化電價機制以及鼓勵配套等方面,為儲能創造有效的電力市場及政策支持環境。

基於以上觀點,我們將在本篇討論以下內容:

什麼是儲能技術 儲能的應用場景 全球和中國的儲能發展現狀 「碳中和」趨勢下的儲能發展機遇 國內儲能政策的持續完善 國內電化學儲能發展空間。

電儲能是實現電力存儲與轉換的技術,電化學儲能是未來發展的重要方向。

儲能即能量的存儲;電儲能是實現電力存儲且包含電能與其他能量形式單向或雙向轉換的技術(本篇內容主要討論電儲能)。

電儲能按照存儲原理的不同又分為電化學儲能和機械儲能兩種:

電化學儲能是指各種二次電池儲能,主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池和鈉硫電池等;

機械儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等。

電化學儲能不受自然條件影響,特別是鋰電池儲能,具有充電速度快、放電功率大、系統效率高等優點。

我們認為,隨著系統成本的不斷下降,電化學儲能是未來儲能產業重要的發展方向。

電力系統是儲能領域的主要的應用場景

電力系統中儲能可提供: 調頻、備用、黑啟動、調峰、需求響應、峰谷放沖等多種服務,是儲能的重要應用領域。

儲能在電力系統中根據應用場景可分為: 發電側、輸配電側和用戶側;CNESA根據電力儲能項目的主要用途進一步細化,將儲能應用場景劃分為:電源側、輔助服務、集中式可再生能源並網、電網側和用戶側。

除電力系統外,儲能在其他應用領域也具備增長空間

通信: 儲能在通信基站、數據中心和UPS等領域起到備用電源的作用,並可利用峰谷電價差進行套利以降低設備用電成本。

據GGII統計,2020年中國通信儲能鋰電池出貨量為7.4GWh,同比增長23.3%,未來5G基站建設規模加大有望打開通信儲能市場空間。

數據中心: 隨著移動互聯網的快速發展及新基建、數字經濟等建設推動,數據中心行業有望持續快速發展。

據36氪研究院統計,2020年我國數據中心市場規模為1958億元,預計到2025年有望接近6000億元。儲能作為數據中心的備用電源,前期數據中心的應用以鉛酸電池為主,隨著鋰離子電池性價比持續提升,未來有望逐步取代鉛酸電池成為數據中心主流的儲能形式。

其他: 儲能應用領域多樣,例如,軌道交通領域配置儲能可實現列車再生制動能量的高效利用等。

全球儲能項目規模持續增長,抽水蓄能是過去最廣泛的儲能形式

累計裝機規模方面: 根據CNESA全球儲能項目庫的不完全統計,截至2020年底,全球已投運儲能項目累計裝機規模191.1GW;

已投運抽水蓄能項目累計裝機規模為172.5GW,佔比達90.3%,是過去最廣泛的儲能應用形式;

已投運電化學儲能項目累計裝機規模為14.3GW,佔比為7.5%;

其中,已投運鋰離子電池儲能項目累計裝機規模為13.1GW,占電化學儲能項目規模的的92.0%,是最主要的電化學儲能形式。

電化學儲能增長迅速,鋰離子電池儲能是主要的新增儲能形式

新增裝機規模方面: 2020年全球儲能項目新增裝機規模6.5GW,同比增長80.6%。

抽水蓄能新增裝機規模為1.5GW,佔新增儲能項目裝機規模的23.0%;

電化學儲能新增裝機規模為4.73GW,同比增長63.1%,佔新增儲能項目裝機規模的72.8%;

其中鋰離子電池儲能新增裝機規模4.65GW,同比增長69.6%,占電化學儲能新增裝機規模的98%。

中國是全球最大的新增電化學儲能市場之一,未來有望持續領先

據CNESA全球儲能項目庫統計,在2020年全球電化學儲能新增的4.73GW中,

地區結構:中國、美國和歐洲占據2020年全球儲能市場的主導地位,投運規模佔比分別為33%、30%和23%,合計佔比達86%,且均突破GW級大關。

項目結構:輔助服務、新能源發電側、用戶側安裝較多,佔比分別為29.3%、28.8%和27.3%,電網側為14.7%;

在2020年全球電化學儲能新增的1.56GW中,新能源發電側裝機規模超0.58MW,同比增長438%,未來隨著中國新能源裝機規模的不斷擴大,中國儲能發展將持續全球領先。

累計裝機規模方面: 根據CNESA全球儲能項目庫的不完全統計,截至2020年底,中國已投運儲能項目累計裝機規模35.6GW;

已投運抽水蓄能項目累計裝機規模為31.8GW,佔比達89.3%,是過去應用最廣泛的儲能形式;

已投運電化學儲能項目累計裝機規模為3.27GW,佔比為9.2%;

其中,已投運鋰離子電池儲能項目累計裝機規模為2.90GW,占電化學儲能項目規模的的88.8%,是最主要的電化學儲能形式。

電化學儲能高速發展,新增貢獻接近一半

新增裝機規模方面: 2020年中國儲能項目新增裝機規模3.2GW,同比增長190.9%。

抽水蓄能新增裝機規模為1.49GW,2020年全球新增的抽水蓄能項目幾乎都來自中國;

電化學儲能新增裝機規模為1.56GW,同比增長144.9%,佔中國全部新增儲能項目的48.8%;其中鋰離子電池儲能新增裝機規模1.52GW,同比增長146.0%,占電化學儲能新增裝機規模的97.4%,是主要的電化學儲能項目新增方式。

氣候變化威脅形勢嚴峻,「碳中和」勢在必行

隨著工業的發展和人類活動規模的擴大,對化石能源和自然資源的過度開發利用導致溫室氣體排放顯著增長,造成全球溫升和自然災害。

2016年4月,175個國家和地區的領導人簽署《巴黎協定》,成為全球應對氣候變化的標志性事件之一;

2018年,政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發布《全球1.5 升溫特別報告》指出,要將全球變暖限制在1.5 C,到2030年,全球人為二氧化碳凈排放量必須比2010年的水平減少約45%,到2050年左右實現「凈零」排放,即「碳中和」。

根據ECIU的統計,除了已經達成「碳中和」的蘇利南和不丹外,已有超50個國家和地區已經公布「碳中和」相關目標,以應對全球氣候變化的威脅。

新能源應用是碳減排的重要實現方式,儲能有望同步受益

據CAIT,2018年全球能源活動排放量佔全球溫室氣體總排放量的76.1%,是碳排放的主要來源。推動清潔能源轉型、加大新能源應用比例是未來能源發展的主要方向。

2020年12月,進一步宣布「到2030年,非化石能源佔一次能源消費比重將達到25%左右」、「風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上」等目標。

據IRENA預測,到2050年全球49%的能源消費將來自電力,其中86%來自可再生能源,預計將以風電和光伏為主;到2050年全球光伏和風電的累計裝機容量將有望超過8500GW和6000GW,光伏、風電裝機規模具備可觀發展空間。

新能源應用規模加大,新生態下電力系統對儲能配備需求加大

新能源具備隨機性、間歇性、波動性等特點,大規模新能源接入會對電力系統帶來挑戰。

儲能配置將助力新能源消納,並有效保障電網的穩定運行,我們預計未來隨著新能源應用規模加大,儲能技術將迎來高速發展。

儲能在新能源比例提升的新型電力系統中可發揮多重作用:

發電側:新能源發電側配儲能可以對新能源的波動性、間歇性等進行平滑,提升新能源的電網友好性,推動新能源的高質量發展。

電網側:可提供調峰、調頻、調壓等功能,提升電網的新能源消納能力,利於電網的穩定運行;

用戶側:隨著峰谷電價差的拉大及分時電價政策的不斷完善,分布式電站、充電樁、微電網等應用衍生出新型生態系統,將打開市場儲能配置需求,以實現降低綜合用電成本、促進電能優化配置利用、提高電力自發自用率、支撐微電網穩定運行等功能。

地方儲能相關政策陸續出台

目前國內多地加大對可再生能源配套儲能的支持政策或相關要求,多省份要求儲能容量配比在10%-20%、儲能時長在2小時及以上。


此外,青海省對「新能源+儲能」、「水電+新能源+儲能」項目中自發自儲設施所發售的省內電網電量,給予0.10元/Kwh運營補貼。

各省對於儲能政策落實將進一步加大儲能在新能源發電側的應用,有望加快儲能系統的發展。

國家級儲能政策密集發布,為儲能的規模化發展鋪平道路

近期國家發改委、國家能源局針對新型儲能、分時電價、以及新能源消納等政策進行了完善。

新型儲能的商業模式和市場地位進一步明確。

7月15日,國家發展改革委、國家能源局發布《關於加快推動新型儲能發展的指導意見》,其中提出「到2025年裝機規模達3000萬千瓦以上」的目標,以及從「明確新型儲能獨立市場主體地位」、「健全新型儲能價格機制」以及「健全『新能源+儲能』項目激勵機制」三個方面進行政策機制完善。

拉大峰谷電價差,推動用戶側儲能發展。

7月26日,國家發改委發布《關於進一步完善分時電價機制的通知》,其中提出了「合理確定峰谷電價價差,上年或當年預計最大系統峰谷差率超過40%的地方,峰谷電價價差原則上不低於4:1;其他地方原則上不低於3:1」的要求,以及建立尖峰電價機制、健全季節性電價機制,優化分時電價機制,並提出建立動態調整機制等。

明確新增新能源並網消納規模和儲能配比,發電側儲能配套作用凸顯。

8月10日,國家發改委、國家能源局發布《關於鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰能力增加並網規模的通知》,其中明確:「每年新增的並網消納規模中,電網企業應承擔主要責任,電源企業適當承擔可再生能源並網消納責任」,並在電網企業承擔風電和太陽能發電等可再生能源保障性並網責任以外,仍有投資建設意願的可再生能源發電企業,提出「鼓勵發電企業自建儲能或調峰能力增加並網規模」、「允許發電企業購買儲能或調峰能力增加並網規模」,並對自建調峰資源的「超過電網企業保障性並網以外的規模初期按照功率15%的掛鉤比例(時長4小時以上)配建調峰能力,按照20%以上掛鉤比例進行配建的優先並網。」

我們認為,隨著光伏、風電等新能源裝機規模的不斷增長以及分布式能源應用擴大,無論是發電側、電網側還是用戶側配備儲能的必要性和需求均大幅上升,政策的逐步完善將為儲能發展創造良好的市場環境,有利於推動儲能產業的高速發展。

國內電化學儲能裝機規模預計迎來可觀增長空間

我們認為,隨著可再生能源裝機規模的持續增長、儲能及電價相關政策的不斷完善,以鋰電池為主的新型儲能技術有望在相關機制的推動下迎來高速發展契機。

國家能源局發布的《關於加快推動新型儲能發展的指導意見》明確了2025年新型儲能裝機規模達3000萬千瓦以上的目標。以此計算,2020-2025年均復合增長率將超50%。

據CNESA預測:

保守場景下,2025年中國電化學儲能累計投運規模有望達35.5GW; 隨著「碳達峰」和「碳中和」目標和儲能相關政策的推動,理想場景下2025年中國電化學儲能累計投運規模有望達55.9GW。

據賽迪智庫預測:到2025年我國鋰電儲能累計裝機規模有望達50GW;到2035年我國鋰電儲能累計裝機規模有望達600GW。

我們認為,在新能源大規模接入的新型電力系統體系下,儲能有望迎來大規模發展機遇:

「碳達峰」、「碳中和」以及2030年非化石能源佔一次能源消費比重將達到25%左右目標明確,可再生能源將加速發展,同時分布式電站、充電樁、微電網等應用衍生新型生態系統,發電側、電網側、用戶側儲能均將迎來新增應用需求;

國家級及地方相關政策進一步完善,2025年儲能裝機規模目標、市場地位、商業模式得到明確;峰谷電價價差的拉大有望推動用 戶側配置儲能,項目經濟性提升將加大儲能市場需求;鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰能力增加並網規模利於進一步擴 大儲能在發電側的需求和應用空間。行業相關政策的逐步完善將有利於推動儲能產業的高速發展。

儲能發展機遇下的鋰電池、逆變器、儲能系統集成三條主線:

鋰電池:儲能系統裝機規模的快速增長將直接推動鋰電池需求,具備性能成本優勢、銷售渠道以及技術實力的企業有望受益;

逆變器:PCS與光伏逆變器技術同源性強,且用戶側儲能與戶用逆變器銷售渠道較為一致,逆變器技術領先和具備渠道優勢的企業有望受益;

儲能系統集成:儲能系統集成看重集成商的集成效率、成本控制以及對零部件和下游應用的理解,在系統優化、效率管理、成本管控以及應用經驗具備競爭優勢的供應商有望受益於市場規模擴大。

行業公司:陽光電源、錦浪 科技 、德業股份、科士達、寧德時代、億緯鋰能、鵬輝能源、國軒高科、派能 科技 等。

儲能裝機不及預期;

儲能政策不及預期;

設備安全性風險;

儲能成本下降速度不及預期等。

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報告屬於原作者,我們不做任何投資建議!

報告原名:《 新能源發展+政策雙輪驅動,國內儲能行業邁入快車道 》

作者、分析師: 華西證券 楊睿 李唯嘉

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B. 誰有李光琦或者陳珩的《電力系統分析》這本書的電子版教材謝謝

C. 司守奎《數學建模演算法與應用》第三3版教材+習題解答 高清可復制搜索 PDF電子版

本書以15章的結構,系統全面地介紹了數學建模與演算法應用。其內容涵蓋數學建模概論、初等模型、微分方程模型、種群生態學模型、線性規劃模型、非線性規劃模型、層次分析模型、隨機模型、動態規劃模型、圖論模型、短路模型、網路流模型,以及數學建模競賽案例選講和MATLAB軟體使用簡介等。

在數學建模概論中,本書對數學建模的定義、原理和步驟進行了闡述,為後續的模型構建提供理論基礎。接著,通過初等模型,深入淺出地介紹數學建模的基本方法與技巧,幫助讀者掌握從現實問題到數學表達的轉換能力。

微分方程模型章節則著重於利用微分方程解決動態變化問題,展示了數學建模在物理、工程等領域中的應用。種群生態學模型則從生態學角度探討了數學模型在生物多樣性、生態系統穩定性的研究中的作用。

線性規劃與非線性規劃模型章節,分別討論了優化問題中的線性與非線性模型,通過實際案例展示了如何利用這些模型解決資源分配、生產計劃等現實問題。

層次分析模型章節則引入了多目標決策分析的方法,強調了在復雜決策環境下如何通過層次分析進行有效決策。

隨機模型章節則探討了隨機過程在預測和決策中的應用,通過概率論和統計方法分析不確定性。

動態規劃模型和圖論模型章節則分別從時間序列優化和網路結構優化的角度,闡述了數學建模在決策分析、路徑規劃等領域的應用。

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數學建模競賽案例選講則通過歷屆競賽的優秀案例,展示了數學建模在創新思維和實踐能力培養中的價值。

最後,MATLAB軟體使用簡介部分詳細介紹了MATLAB在數學建模中的應用,包括編程技巧、數據分析、模型模擬等,為讀者提供了實踐操作的工具。

本書通過理論與實踐的結合,為讀者提供了一套全面、深入的數學建模與演算法應用知識體系,旨在幫助讀者掌握數學建模的基本方法與技巧,提高解決實際問題的能力。

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