【工商业储能】工商业储能产品开发与发展分析

【储能电芯】行业发展背景下锂电池储能500Ah+电芯设计与分析

【储能技术】长时储能发展与技术路线

一、发展现状：全球工商业储能市场风起云涌

近年来，全球工商业储能市场发展迅速，呈现出不同的特点和趋势。

在中国，2023 年工商业储能新增装机 4.72GWh，同比增长超过 200%。截至7 月底，2024 年我国工商业储能备案共计规模 8.96GW/20.65GWh，远超 23 年全年。然而，7 月份装机量同环比有所降低，且 1 - 8 月工商业代理购电价同比下降。目前，国内市场商业模式以合同能源管理为主，设备生产商竞争激烈，已出现 0.6 元 / Wh 以下报价。

美国市场规模较小，2024Q1 仅新增 19.4MW/44.4MWh，同比下降 78%。美国工业电价＜商业电价＜居民电价，工商业储能经济性不如户用储能，且利率处于高位对其需求起到一定压制作用。不过，美联储近期宣布降息，有望刺激美国工商业储能需求。

欧洲市场增长较为迅速，2023 年新增工商储 1.6GWh，占比 9%。SPE 预测 2024 年工商储新增 2.7GWh，2028 年则有望新增 19.5GWh。市场主要集中在德国、意大利等国家。德国 2023 年工商业储能新增装机达 431MWh，同比增加 151%；意大利 2023 年超过 410MWh，2022 年并网了 260MWh。

总体来看，全球工商业储能市场正处于快速发展阶段，不同地区的市场表现各异，但都展现出巨大的发展潜力。随着技术的不断进步和政策的支持，工商业储能有望在未来的能源领域发挥更加重要的作用。

二、工商业储能产品市场

（一）国际知名企业的成功实践

Tesla Gigafactory 利用大型锂电池储能系统，平衡电网负载，成功解决电力需求波动问题，降低能源成本，减少对传统燃煤发电依赖。例如，上海储能超级工厂总占地面积约 20 万平方米，总投资约 14.5 亿元，主要生产超大型商用储能电池 Megapack，供给全球市场。每个 Megapack 单元能够存储超过 3 兆瓦时的电能，足以满足 3600 户家庭一个小时的用电需求，且可以独立放置在户外，无须复杂的气候控制系统。

Walmart 作为全球最大零售商之一，积极投资储能技术。签订了 46 份光伏购电协议，将为沃尔玛在 5 个州的业务提供太阳能，预计可占每家店总用电量的 10 - 60%。

荷兰莱斯德格莱佛尔莱德自由市场采用纽带储能技术，在高峰时段购买低成本电力并储存，高峰期间释放，提高能源利用效率，节省大量能源成本。

三星工厂通过储能系统和智能能源管理系统，成功降低电力消耗，减少碳排放，优化能源利用结构，为公司创造经济效益，为可持续发展贡献力量。

这些国际企业的成功案例充分证明了工商业储能在提高能源利用效率、降低碳排放、实现经济效益方面具有巨大潜力。

（二）国内新品盘点

中弦能源 “方舟一号” 固态储能系统搭载最新固态电芯，应用 “3S + 1” 技术，系统整机综合效率达 90% 以上，PCS 转化效率达到 99% 以上。其 BMS 采用能效更高的主动均衡技术，EMS 实现 AI 充放电智能化管理，配置 HCS 电网侧参数采样装置，在安全、能效、温控、材料多个方面性能达到业界领先。同时，中弦能源还推出基于云计算的 “中弦云” 数字能源管理平台，投入微电网、虚拟电厂和零碳园区的建设。

汇川技术国内首款双驱全液冷储能一体机以颠覆式的散热技术探索未来工商业储能新路径。充放过程损耗降低 35%，同等占地可多装 1.3 台，通过国标及车规级测试 20 + 项，10 项全能消防配置，经过四大场景 30 + 可靠性测试，具抗谐波及电压波动能力，搭载汇川自研工业数字化平台，可实现近端调试，云端 OTA 等。

目前，国内工商业储能新品市场竞争激烈，不再单纯以价格为亮点，而是注重高安全、高可靠性、高收益率、低成本的技术 PK。新品涵盖多种技术路线，绝大多数为锂电池系统，但也有企业推出钠电池储能系统、全钒液流储能系统和固态储能系统。同时，工商业储能一体柜容量越来越大，强调安全性，注重精细化热管理，创新冷却方式，实现多技术融合，且更强调 AI 智能化运维能力和多场景的适配能力。

三、未来趋势——工商业储能的前景展望

来源：储能领跑者联盟

（一）技术发展路径

随着全球能源结构的转型和可再生能源的快速发展，工商业储能行业的技术发展呈现出多方面的趋势。

在主流储能技术方面，锂离子电池技术仍将在一段时间内占据主导地位。近年来，研发人员不断优化锂离子电池材料，提高其循环寿命和降低成本。例如，国内已有多家企业推出 300Ah 及以上大容量电池产品，可减少集成部件，降低全生命周期的度电成本。同时，通过深入研究电芯衰减机理，创新寿命延伸技术，部分企业已推出 12000 次循环寿命的新一代工商业储能产品，发电量显著增加。

新型储能技术也在不断涌现。钠离子电池具有原料丰富、成本较低等优势，在对产品能量密度要求不高的工商业储能领域潜力巨大。目前我国企业在钠电产业化进展中表现亮眼，如中科海纳位居世界前列，宁德时代等锂电龙头入局加快产业化进程。液流电池以其循环寿命长、安全性高等优点，在长时储能领域具有广阔前景。全钒和铁铬液流电池是商用主流，其中铁铬液流电池在长时储能领域优势尤其明显，循环寿命可达上万次，综合成本接近抽水蓄能。此外，新型电池技术如固态电池、流动电池等也受到广泛关注，这些技术具有能量密度高、循环寿命长、安全性好等优点，有望在未来实现商业化应用，为行业带来新的增长点。

技术创新对工商业储能行业的推动作用不可忽视。储能系统设计和控制技术不断创新，智能化、模块化、集成化成为重要趋势。通过先进的控制算法和智能管理系统，实现对储能系统的精准控制和优化运行，提高能源利用效率和系统稳定性。同时，跨界合作与创新生态的形成也将为工商业储能的大规模应用打下坚实基础。储能企业与电力、电子、通信等行业的合作将促进技术交流和创新，推动行业向前发展。

（二）商业模式创新

目前，工商业储能的盈利模式主要有峰谷套利、需量管理、电力需求响应等。峰谷套利是利用电价低谷时充电储能，在电价高峰时放电供电，实现套利空间。随着可再生能源发电比例的不断提高，电网的供需平衡面临更大挑战，电价机制将更加灵活多变，峰谷价差也将进一步扩大，为工商业储能提供了巨大的套利机会。

需量管理是通过控制用电负荷，避免超过合同约定的最大需量，从而降低基本电费支出。工商业储能系统可以在用电高峰时释放电能，减少对电网的需求，降低需量费用。

电力需求响应是企业根据电网的需求，通过调整储能系统的充放电策略来获取收益。在电网负荷高峰时，企业可以响应电网号召，释放储能电能，为电网提供支持，获得相应的补偿。

未来，工商业储能的商业模式将不断创新。一方面，随着能源互联网和智能微电网的发展，工商业储能将逐渐从单一的设备向综合能源管理服务提供商转变。通过整合和优化能源资源，为用户提供全方位的能源管理解决方案，包括能源监测、能效分析、节能建议等增值服务，进一步提高用户的能源使用效率和经济效益。另一方面，虚拟电厂模式将为工商业储能带来新的盈利途径。通过信息技术将分散的储能资源进行整合，形成统一的调度平台，参与电力市场交易和提供辅助服务，获得收益。同时，工商业储能还可以参与碳交易和绿色金融活动。通过减少碳排放和提高能源利用效率，获得碳减排量，在碳市场上进行交易和获利。此外，储能系统还可以作为绿色金融的标的物，吸引社会资本投向储能领域，为储能项目的建设和运营提供资金支持，降低融资成本和提高项目的经济效益。

四、工商业储能产品的关键要点

（一）设计依据与深化

在继电保护与安全自动装置方面，目前储能项目调节峰谷带来的收益吸引了越来越多的工商业用户、大工业用户。对大电网而言，用户自备储能项目能够缓解当地高峰用电的紧张局面，同时也一定程度影响到了配电网的继电保护；用户由之前的单一电源供电转为双端电源供电，提高了现有的继电保护配置的复杂度。对于采用逆变整流接入的新能源系统，发生短路故障时，逆变器会封锁其脉冲输出，限制短路电流。在国网 QGDW11147 中明确其短路电流按 1.5In 计算。380V 低压接入的储能工程对继电保护的影响并不大，故在 GB/T33982 中提出需要有短路瞬时、长延时、分励脱扣和欠压脱扣的功能。现有主流品牌的塑壳断路器都满足以上功能。储能系统将单电源系统转为双电源系统，在特定的时候会一定程度上影响配电网的潮流。目前对于低电压接入的中小型系统在 Q-GDW11376 中也明确不用考虑这一部分的影响。此外，对于目前造价偏贵的储能系统，设计的初衷是利用峰谷价差满足用户收益最大化，故而对储能系统所放的电量一般是不允许倒送电到电网中的，在公共电网联接点需要装设防逆流装置，检测到储能系统倒送电到电网时，调节储能变流器降功率运行或停止工作。在 Q-GDW1480 中还提到，分布式电源接入容量超过所在本台区配变额定容量 25％时，在配变低压母线处装设反孤岛装置。故而此项目在并网柜中选用逆壳断路器时需要同厂家明确上述功能要求；同时鉴于项目容量小于 25％的配变容量，可不装设反孤岛装置。

在防雷接地方面，目前大多数的储能工程采用集装箱型式，就地放置在用户配电房附近，一般会处于配电房的避雷针的保护范围内，不需要再另外避雷装置。针对储能集装箱和储能变流器，并网柜等设备，根据用户提供的配电房的接地系统图，在施工设计时就近选取两处与原配电网接地系统相连，且满足接地电阻不大于 4Ω。

在储能系统与调度通信方面，储能系统是否接入调度，应根据储能系统所在地区的安装容量和接入电压等级来确定。同时在 GB/T36558 中明确储能系统的监控系统应具备与电网调度机构之间数据通信的能力，能够将储能系统运行数据实时上传给电网调度机构。一般的工商业和大工业用户大都是采用 10kV/35kV 进线，对于接受电网调度的储能系统，在 GB/T36547 中提到通过 10（6）kV 及以上电压等级的公用电网的储能系统应向电网调度提供储能系统的一些状态量、模拟量、电能量等信息。对于低压接入的储能系统，可不与调度通信，但是需要具备与调度通信的能力。目前在低压侧接入的储能系统除非当地供电公司明文规定，一般可不接入调度。另外，在低压接入的储能系统，并不参与电网的有功／无功功率控制。

（二）设计优势与要点

古瑞瓦特工商业储能系统具有诸多优势。在系统优势方面，古瑞瓦特储能系统在电力系统中犹如一个蓄水池，可在用电低谷期储存富余电能，高峰时再拿出使用。在工业用户中，它能进行峰谷调节，缓解夏季用电高峰时期变压器的负担，提高光伏系统消纳比例，利用峰谷电谷差获取收益。对于有重要负荷的用户，储能系统还可作为备用电源，保证重要负荷供电持续性。

在项目收资要求方面，储能系统作为工商业应用场景中对电网以及光伏系统的补充，系统方案需要结合工商业光伏系统进行设计。目前市场针对光储融合系统方案主要有交流侧耦合方案和直流侧耦合方案。交流侧耦合方案指光伏和储能在交流侧连接，储能系统可以接入 400V 低压侧，也可以集中接入 10kV～35kV 母线。直流侧耦合方案指储能系统接入直流侧，这个方案中光伏逆变器需要预留储能接口，还可以适当提高超配比例，当光照特别好的时候，组件功率大于逆变器功率，可以从直流端分出一部分到储能，直流侧储能效率高。

在设计要点及控制策略方面，首先，负载类型和功率决定光储一体机的选型。负载一般分为感性负载和阻性负载，中央空调、压缩机、吊机等带有电动机的负载是感性负载，电动机启动功率是额定功率的 3 - 5 倍，设计初期在靠设备离网运行时，一般要把这些负载的启动功率考虑进去，逆变器的输出功率要大于负载的功率。对于监控站，通信站等要求严格的场合，输出功率是按所有的负载功率之和。但在本储能系统中，WIT 系列（目前有 50K/63K/75K/100K，4 个功率段）强大的带载能力，支持电机类负载和 100% 三相不平衡负载，可长期过载 110%。其次，组件的设计原则是要满足平均天气条件下负载每日用电量的需求，也就是说太阳能电池组件的全年发电量要等于负载全年用电量。因为天气条件有低于和高于平均值的情况，太阳能电池组件设计的基本满足光照最差季节的需要，就是在光照最差的季节蓄电池也能够基本上天天充满电。组件的发电量并不能完全转化为用电，还要考虑控制器的效率和机器的损耗以及电池组的损耗，电池组在充放电过程中，也会有 10 - 15% 的损耗。储能系统可用的电量 = 组件总功率 * 太阳能发电平均时数 * 控制器效率 * 电池组效率。再者，电池组的任务是在太阳能辐射量不足时，保证系统负载的正常用电。电池组的容量可以根据实际情况来设计。设计时要注意 3 点：电池组的电压要达到光储一体机系统的电压（WIT 系列电池工作电压范围是 600 - 1000V (3P3W 条件下) /680 - 1000V (3P4W 条件下））；电池组储存的电量要达到用户的要求（能量时移、峰谷套利等）；需要离网运行时考虑阴雨天备电情况。最后，和大型储能系统一样，工商业储能系统也包括能源管理系统（EMS）。

（三）优秀案例分享

以古瑞瓦特工商业储能系统设计为例，该系统主要由光储一体机、电池组、交流配电柜、智慧能源管理器和光伏组件等组成。光储一体机的作用是对太阳能电池组件所发的电能进行调节和控制，变成正弦波交流电。电池组主要任务是储能，保障能量平衡以及供能稳定性，在夜间或阴雨天保证负载用电需求。交流配电柜主要起交流输出侧关断以及保护的作用。智慧能源管理器 SEM 与光储一体机、智能电表、电池实现通讯互连，具备干接点可外控油机，可以接入客户急停，消防，安防等系统，实现复杂的系统联动需求。光伏组件是太阳能供电系统中的主要部分，其作用是将太阳的辐射能量转换为直流电能。

在工商业储能系统设计原则方面，首先，负载类型和功率决定光储一体机的选型。其次，单日用电量确认组件功率，组件的设计要满足平均天气条件下负载每日用电量需求，同时考虑各种损耗。再者，蓄电池设计容量要满足光储一体机系统电压要求、用户电量需求以及离网运行时的阴雨天备电情况。最后，EMS 方案要利用锂电池作为储能装置，通过本地及远端管理系统实现电能平衡与优化，并具备局域网内能量管理和自动切换功能。

五、工商业储能发展的难题待解

（一）资源开发难题

工商业储能市场的资源开发面临着诸多难题。首先，项目资源难找成为行业普遍现象，正如业内调侃的那样，“10 个项目 9 个不靠谱，最后一个还可能被撬走了”。这使得企业在寻找可开发的储能项目时如同大海捞针，耗费大量的时间和精力却往往收获甚微。

小白级资源方的大量存在也进一步加剧了资源开发的难度。有些打着储能电站建设名号，实际却在进行招商投资，对储能项目的实际开发缺乏专业能力。还有一些拥有工商业用电企业资源的小白级资源方，他们不懂容量需量、用电曲线等关键因素，却简单地认为 “企业只要用电量大、就能上储能”。这种认知的偏差导致很多项目在前期评估阶段就存在问题，难以推进。

优质项目落地难也是一大问题。优质项目往往成为市场上的 “香饽饽”，一个项目串串三四次手司空见惯。有的居间人以同一个项目信息去跟不同的开发方或者设备厂商询价，广泛撒网。除了要价不合理，有的还提出特定诉求，指定厂家，但对于这些厂家的产品，他们很难做出评估和质量保证。这就导致项目要么迟迟不能落地，要么落地了却面临一定的安全隐患。

（二）运营维护难题

工商业储能项目分散的特点给运维管理带来了巨大的挑战。一方面，运维管理难度大。由于项目分散在不同的地点，运维人员需要奔波于各个项目之间，增加了交通和时间成本。同时，不同项目的环境和设备状况也各不相同，需要运维人员具备丰富的经验和专业知识才能应对各种复杂情况。

另一方面，成本高也是一个突出问题。市面上多数工商业储能系统由不同厂商产品组装而成，这加大了现场安装调试难度与故障发生概率。不同厂商的产品在兼容性和协同性方面可能存在问题，需要更多的调试时间和技术支持。一旦故障发生，还存在责任推诿现象，各厂商之间可能会互相推卸责任，导致设备维修周期拉长，进一步增加运营成本。

（三）设备选型难题

工商业储能客户需求的多样化使得设备选型成为一个难题。首先，不同的电力市场带来的差异、区域性的市场差异以及行业间的差异性，使得设备需求各不相同。甚至同一行业不同环节、不同工艺、不同电能质量，储能需求都有所不同，这对设备提出了更高的要求。

其次，工商业储能行业面临技术迭代周期性挑战。工商业储能技术需要不断提高能量密度、降低成本、提高寿命和可靠性、提高安全性等。随着技术的发展，系统集成和兼容性、数据分析和管理等方面也面临挑战。技术的快速更新使得业主在选型时需要不断考虑设备的未来适用性和升级潜力。

再者，产品标准未统一也是一个重要问题。由于缺乏统一的标准，不同厂家的产品在性能、质量和安全性等方面存在差异，业主难以进行客观的比较和评估。跨界选手太多，低价竞争干扰了良性发展，部分业主对参与工商业储能项目持谨慎观望态度。一些想要配置储能的客户反馈，选型困难，需要不断进行产品对比，有的甚至表示被忽悠了。

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