清华大学_电力行业台区储能支撑的大电网：构建新型电力系统的关键基石_20260609.pdf

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摘要

1清华大学发布电力行业研报，指出台区储能是构建新型电力系统的关键基石。
2报告预测“十五五”配电网投资超5万亿，2030年台区储能市场规模将突破1000亿元，未来五年CAGR超50%。
3政策端1710号文明确其“电网替代型储能”身份，解决并网结算难题。
4技术层面，钠离子电池为当前主流，纳米碳电池被视为未来终极方向。
5报告强调台区储能在解决分布式光伏消纳、新能源车充电冲击及农村低电压问题中的核心作用，行业迎来千亿级蓝海机遇。

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台区储能支撑的大电网

构建新型电力系统的关键基石

清华大学 张罗平 zlp@tsinghua.edu.cn

![](page=1,bbox=[1770, 44, 2108, 153])

目录

  1. 国家两会对清洁能源战略定位
  1. 中东战争对清洁能源自主的迫切需求
  1. 台区储能是村级分布式配电网的核心
  1. 各种储电技术电电损耗对比
  1. 钠离子电池是现在式、纳米碳电池是永久

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=2,bbox=[1772, 45, 2105, 153])

1. 国家两会对清洁能源的战略定位

  • 核心政策导向：明确“双碳”目标，将清洁能源发展提升至国家战略高度
  • 重点支持方向：推动能源结构转型，加速构建以新能源为主体的新型电力系统
  • 政策支撑体系：完善清洁能源并网、消纳与储能配套政策
  • 发展目标：提升非化石能源消费占比，保障能源安全与绿色转型

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国家两会对清洁能源战略定位

政策导向：构建新型电力系统

2025年政府工作报告明确提出“着力构建新型电力系统，加快智能电网建设，发展新型储能，扩大绿电应用”。

发展成果：装机规模持续领跑

截至2024年底，可再生能源发电装机达18.89亿千瓦（占比 56.4%）；风电太阳能发电量合计达1.83万亿千瓦时（占比 18.6%）。

核心目标：双碳与能源安全

推动能源结构深度转型，稳步实现“双碳”目标，全方位保障国家能源安全。

绿色能源替代传统化石能源过程

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阶段1传统能源主导

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阶段2：绿色能源兴起

阶段3：绿色能源替代完成

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=4,bbox=[1773, 44, 2104, 153])

2. 中东战争对清洁能源自主的迫切需求

  • 能源安全警示：地缘冲突加剧全球能源供应波动，凸显能源自主可控的紧迫性
  • 去对外依赖：减少对传统化石能源进口的依赖，增强国家能源战略安全
  • 清洁能源自主：加快发展本土清洁能源与储能技术，构建韧性电力系统
  • 战略意义：能源自主不仅是经济问题，更是国家安全与可持续发展的重要保障

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度中东战争对清洁能源自主的迫切需求

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能源安全挑战：供应链断裂风险

霍尔木兹海峡承担全球约20%石油贸易，冲突导致航运停滞全球能源供应链面临断裂风险。

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油价波动影响：短期冲高风险

2025年布伦特原油均价68.2美元/桶，虽呈震荡下行趋势，但地缘冲突导致短期冲高风险依然存在。

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战略启示：能源自主可控

过度依赖进口化石能源风险巨大，发展清洁能源、实现能源自主是保障国家安全的必然选择。

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图示：能源供应链断裂风险

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=6,bbox=[1770, 45, 2105, 152])

3. 台区储能是村级分布式配电网的核心

  • 台区定义：配电网终端供电单元（如村级电网），直接面向终端用户

·核心作用：

  • 平抑分布式光伏、风电等间歇性出力，提升就地消纳能力
  • 提供调峰、调频、电压支撑，增强配电网运行稳定性与电能质量
  • 作为虚拟电厂基础单元，参与需求响应与市场交易
  • 价值体现：实现“源-网-荷-储”协同，是构建新型农村电网的关键基础设施

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=7,bbox=[1769, 43, 2105, 154])

台区储能是村级分布式配电网的核心

核心作用：电网末梢的“智能充电宝”通过“峰时储电、谷时放电”双向调节，实现平抑光伏波动、缓解电网压力、稳定电压质量、赚取峰谷价差等功能。

实际应用案例

辽宁本溪：投运锌溴液流储能，负载率从 85%降至 60%。

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甘肃庆阳：配置风光储微电网，彻底解决农村末端低电压问题。

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上海阅行：部署储能系统，解决城中村末端低电压与三相不平衡。

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台区储能系统示意图

“削峰填谷，稳定供电构建村级分布式配电网的关键一环

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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安全约束下具有市场主体交易资格的台区储能

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台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=9,bbox=[1770, 44, 2104, 150])

光伏出力剧烈波动，难以预测

  • 受云层、气候影响大，出力上下起伏频繁
  • 缺乏稳定性，调度响应难度高

波动影响电压与电能质量

  • 光伏出力快速波动引起母线电压频繁变化
  • 电压闪变、电能质量下降，影响设备运行寿命

缺乏惯性支撑，频率稳定性差

  • 光伏系统本身不具备旋转惯量
  • 在突发波动下，频率偏移更大，易触发保护误动或误切

大规模接入带来电网运行挑战

  • 增加电网运行风险
  • 调度逻辑更复杂，对EMS系统依赖提升

新的挑战：来自配电网不可控的电源

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超算中心

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工业负荷

![](page=9,bbox=[1509, 849, 1653, 988])

商业负荷

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负荷

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=10,bbox=[1770, 44, 2106, 151])

市场机制的缺失一发电批发价格与用电零售价格之间的脱节

  • 缺少平衡单元来主动及动态的平衡用电曲线与发电曲线
  • 台区储能应当被重新定位为平衡资源，其核心价值不仅在于传统的削峰填谷，更在于提供毫秒级响应的动态平衡能力

某省零售峰平谷电价（元/MWh）

![](page=10,bbox=[983, 248, 2029, 1196])

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=11,bbox=[1768, 44, 2107, 152])

行业反转：从资本宠儿到强势回归

行业反转

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![](page=11,bbox=[613, 408, 673, 467])

2024年初：资本宠儿

项目一拥而上，市场热度空前高涨

![](page=11,bbox=[608, 531, 680, 604])

2025年：行业停滞

戏剧性变化

身份不明，项目推进受阻，市场进入沉寂期

![](page=11,bbox=[604, 669, 681, 739])

2026年：强势回归

政策加持，干亿市场开启，新型电力系统核心赛道

核心驱动因素

![](page=11,bbox=[191, 1010, 240, 1068])

身份明确

1710号文正式界定

![](page=11,bbox=[662, 1007, 725, 1070])

千亿投资 2.5万亿配网建设红利

![](page=11,bbox=[1141, 1008, 1199, 1068])

技术进步储能技术迭代升级

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盈利清晰商业模式逐步成熟

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=12,bbox=[1769, 43, 2106, 152])

台区储能：电网最后一公里的智能充电宝

![](page=12,bbox=[215, 469, 305, 558])

什么是“台区”？

一台10kV配电变压器覆盖的供电区域（小区、行政村、工业园区），是电网的“最后一公里”。

什么是“台区储能”？

安装在低压侧的中小型分布式储能系统（功率 50-500kW，容量100-1000kWh）。

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核心作用

用电低谷储电，用电高峰或电网波动时放电，实现“就地平衡”。

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台区储能系统

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核心价值：用柔性调节替代刚性改造

传统刚性改造方案

  • 换大变压器、加粗电线
  • 成本高昂，施工周期长
  • 需停电作业，影响用户

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台区储能柔性方案

  • 实时充放电，无需改线路
  • 快速解决过载与低电压
  • 节省70%以上改造成本

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结论：台区储能技术通过“以储代改”的创新模式，实现了电网升级的降本增效与快速响应。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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爆发原因（一）：分布式光伏的“甜蜜烦恼”

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![](page=14,bbox=[740, 449, 813, 520])

装机量爆发式增长

2025年9月，全国分布式光伏装机超5亿千瓦，占光伏总装机45.16%成为主力电源之一。

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配网消纳能力不足

传统配电网单向设计难以应对海量光伏，全国150+地区被划为“红区”暂停新增光伏接入。

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台区储能破局之道

引入台区储能后，光伏就地消纳率从 <60%提升至> 90%，有效缓解配网压力，解锁新增装机空间。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=15,bbox=[1771, 45, 2107, 152])

爆发原因（二）：新能源汽车的充电冲击

![](page=15,bbox=[225, 465, 312, 543])

保有量激增，变压器承压

2025年新能源汽车保有量突破3000万辆，老旧小区变压器不堪重负，频繁过载。

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台区重载，改造周期长

18%的城市台区为重载状态，传统增容改造需数月，难以应对激增的用电需求。

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台区储能，平抑尖峰

利用台区储能快速平抑充电尖峰，实现充电桩“即插即用”，缓解电网压力。

新能源汽车充电桩与储能设备协同工作

![](page=15,bbox=[1350, 525, 1934, 980])

新能源汽车与储能设备协同工作示意图

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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爆发原因（三）：农村低电压问题的克星

痛点问题：低电压困扰

全国30.2万个农村台区存在低电压问题，用电高峰时末端电压常低于180V，严重影响家电正常使用。

解决方案：台区储能补偿

台区储能具备毫秒级响应能力，实时将电压补偿至国标范围内，是理想的配网升级方案。

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台区储能设备稳定电压示意图

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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政策红利：从“身份尴尬”到“正规军”的转变

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过去困境：身份不明，行业停滞

既非电网设备也非独立储能，并网结算和监管规则缺失，导致企业不敢投、电网不敢推，行业发展受阻。

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关键转折：1710号文出台定调

2025年12月出台文件，首次将台区储能定义为“电网替代型储能”，明确后续将出台并网结算和监管细则。

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深远影响：确立“正规军”身份

为国网投资和第三方投资扫清了政策障碍，行业身份合法化，迎来规模化发展的黄金机遇。

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政策文件与官方认证

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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市场空间：万亿级投资下的蓝海市场

核心数据概览

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电网投资：超5万亿投向配电网

“十五五”期间三大电网总投资突破5万亿元，超一半资金将重点投向配电网升级领域。

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市场规模：超千亿级蓝海市场

预计2030年台区储能累计装机有望达30GW/120GWh，对应市场规模将突破1000亿元大关。

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增长速度：未来五年高速扩张 2026年起进入规模化扩张阶段，未来五年复合年增长率（CAGR）预计超过 50%。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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台区储能的盈利模式（目前各省差异很大，将来可望趋于一致）

收入来源一：峰谷套利

各省市场不同。以湖北为例，125千瓦的台区储能，一年峰谷套利收益3.96万元。

收入来源二：容量补偿

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同样以湖北为例，一年容量补偿2.06万元。

收入来源三：治理服务

帮电网解决低电压、重载问题，一年服务费15万元（宁夏吴忠同心县项目案例，但是目前只有很稀少地方实施）

收入来源四：辅助服务

参与电网需求响应、调频调峰，一年额外收益4.2万元（山东项目案例）。

一个项目，四条收入渠道。业内测算，当前台区储能的平均回本周期是4.5-8年。但是需要省级电力系统体制配合，需要一定的聚合规模，需要聚合与调控技术与算法。

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未来展望：撬动配电网变革的核心力量

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核心价值

契合配电网升级刚性需求，成为电力系统标配。

发展机遇

政策、资本、技术三重驱动，迎来历史性拐点。

未来展望带动储能行业升级，成为撬动配电网万亿级变革的核心力量。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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4. 各种储能技术电电损耗对比

储能技术

典型电电转换效率

主要特点

抽水蓄能

70%-80%

规模大、寿命长、响应慢，受地理条件限制

压缩空气储能

50%-70%

规模大、寿命较长、响应较快，需特定地质条件

飞轮储能

85%-95%

响应极快、功率密度高、寿命长，能量密度低、适合高频次调频

重力储能

80%-85%

新兴技术、环境友好、寿命长，商业化初期

锂电池储能

85%-95%

能量密度高、响应快、部署灵活，循环寿命与安全性需持续提升

钒液流电池

70%-80%

寿命长、安全性高、可深度充放，能量密度较低、初投资高

纳米碳电池储能

95%-98%

高功率密度、超长寿命、快速充放，进入产业化推广阶段，潜力巨大

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=22,bbox=[1770, 43, 2107, 153])

传统储电技术 电电 损耗对比

主流储能技术“电-电”转换效率（%）

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台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

![](page=23,bbox=[1770, 44, 2105, 153])

5. 技术路径：钠离子电池是现在式，纳米碳电池是未来式

  • 钠离子电池（现在式）：
  • 成熟度：已进入规模化商业应用初期
  • 优势：资源丰富（钠）、成本较低、低温性能好、安全性较高
  • 适用场景：台区储能、低速电动车、备用电源等对成本敏感的场景
  • 定位：当前中大型储能的重要补充和替代选择

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钠离子电池是现在式、纳米碳电池是永久式

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钠离子电池（现在式）

技术特点：资源储量丰富、宽温域适应性强 （-40℃至60℃）、高安全性、快充能力强。产业化进展：宁德时代、比亚迪等已量产能量密度达175Wh/kg，满足储能及乘用车需求。

市场应用：已在电网储能、新能源汽车领域实现商业化应用。

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纳米碳电池（永久式）

技术原理：基于碳纳米管超级电容技术，通过物理吸附储能，无化学反应损耗。核心优势：极速充放电（5分钟80%）、超长循环寿命（十万次+）、极高安全性。研究进展：目前处于中试阶段和规模扩产阶段，是未来储能技术的重要发展方向。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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· 纳米碳电池（未来式/永久式）：

  • 成熟度：前沿研究阶段，代表未来方向
  • 潜力优势：
  • 超长循环寿命（可能达数万次乃至更高）
  • 极高的功率密度与快速充放电能力
  • 材料来源广泛，环境友好

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  • 远期展望：若能实现技术突破与成本下降，有望成为终极储能解决方案之一
  • 定位：需持续投入研发，引领下一代储能技术革命

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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诺贝尔奖提名：纳米碳电池

近日，清华大学电物理储电团队正式发布其自主研发的“纳米碳电池”。该电池通过原理、材料、结构与工艺四大维度的全面创新，成功突破传统锂电池与超级电容的技术局限，实现高能量密度、高功率输出、超高安全性、超长寿命、低温运行、成本特别低，让储电成本与储热持平，被誉为“颠覆性电池新星”。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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一、四大创新，构建技术护城河

纳米碳电池的核心竞争力来源于四大技术突破：

原理创新：打破超级电容与离子电池的技术壁垒，融合二者优势，既解决超级电容能量密度低、自放电高的问题，也克服了传统化学电池安全性差、功率密度低、低温性能弱的痛点。

材料创新：采用自主研发的纳米碳活性炭，比表面积高达2800-3000m²/g，中微孔率 78% ，取材广泛（石油焦、椰壳、杏壳等），摆脱锂资源依赖；同时开发出安全、环保、不燃烧的电解液，从根本上杜绝电池起火爆炸风险。

结构创新：采用“双碳结构”，正负极均使用纳米活性炭，替代传统锂电池的锂盐+石墨体系，有效避免锂枝晶导致的寿命衰减问题。

工艺创新：在极耳、喷涂、封装等环节进行工艺优化，进一步提升电池的寿命、功率、安全性及荷电保持率，为规模化量产奠定基础。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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二、性能全面领先，形成代差优势

与传统锂电池相比，纳米碳电池在多项核心指标上实现跨越式提升：

安全性极高：在穿刺、挤压、短路等极端条件下不起火、不爆炸；寿命超长：深度充放电次数超过2万次，使用寿命达15年；宽温性能优异：在-40 $ ^{\circ} \mathrm{C} $低温环境下仍可保持 80%以上放电能力；内阻低于 $ 0.4 \mathrm{m} \Omega $，充放电效率极高；材料来源广泛，成本可控，打破“高性能必高成本”的行业困局。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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三、三大产品系列，覆盖多元应用场景

为满足不同场景需求，纳米碳电池推出三大产品线：

储能型（圆柱60138）：能量密度80-150Wh/kg，功率密度 > 3.7KW/kg，适用于储能电站、调频电站、超级充电桩、潜艇等；

功率型（圆柱80166）：功率密度 > 16KW/kg，循环寿命达50万次，持续电流 > 5000A，适用于激光武器、电磁炮、高铁能量回收等；

能量型（软包）：能量密度达249Wh/kg，循环>1万次，适用于新能源汽车、手机、5G基站、无人机等。

台区储能支撑的大电网：降低对传统电网的依存度

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四、核心竞争力：性能超越+场景适配

纳米碳电池不仅实现性能的全面超越，更通过材料自主化、结构优化与工艺升级，实现对“电网侧-民用-工业-军工”全场景的精准覆盖。尤其在储能、军工、极端环境应用等领域，其高安全、长寿命、宽温性等优势更为突出。

关于清华大学纳米碳电池，已历经12年研发与市场验证，具备规模化生产能力，并在多地实现产业落地。该技术标志着电池行业进入新一轮技术迭代周期，必将成为替代传统锂电池的新兴产业。清华大学张罗平研究员说。

台区储能案例

![](page=31,bbox=[1770, 43, 2106, 152])

建设规模 2022-2023年：100MW高性能储能进入工商业用户储能领域，快速占领市场，通过削峰填谷功能帮助用户获益

  • 2023-2025年：300MW用户储能系统成本持续下降，利于市场推广推动发掘需求管理、新能源配套储能充电站等应用
  • 2025年：500MW大批量工商业用户储能系统接入虚拟电厂，统一接受能源互联网平台调度，支持市场化运营

业务价值

  • 虚拟电厂聚合：形成可控虚拟电源，参与电力现货、辅助服务等市场，用户侧收益：削峰填谷、用电侧售电支持、储能资产出租、出售等多元化模式
  • 能源价值：提升光伏消纳率、减少弃电，实现源网荷储协同优化市场拓展：进一步扩大用户规模，推动全国复制与落地

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历史机遇——3060行动方案

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一能电气成功案例·广州增城供电局10kV东方F3莲塘支线

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广州增城供电局10kV东方F3莲塘支线中压电网侧储能项目2024年4月

1. 系统总体构成与规模

  • 储能系统构成：配置9套构网型分布式储能系统（柜式、户外集中式）+1套分布式储能系统集控终端
  • 总容量：900kW/1935kWh
  • 核心能力：可在故障断电后支撑10kV东方F3莲塘支线负荷用电3小时

2. 运行与接入方式

  • 接入方式：9套储能设备均通过0.4kV低压侧接入各自所在的台区变压器
  • 支持孤网运行、黑启动和并/离网快速切换
  • 构网功能：具备构网型控制能力，支持区域断电时形成微网供电

3. 设备组成与功能支持

  • 单体储能柜组件包含：电池系统/BMS/PCS/液冷/风冷系统/消防系统

4. 集控与协同能力

  • 集控终端功能：统一调度9套储能设备，具备构网控制逻辑
  • 协同控制范围：可实现中压电网系统、储能系统与发电车之间的联合响应与协调运行
  • 应用价值：提升末端电网电能质量、应急供电保障能力

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分布式储能系统接线图

一能电气成功案例·广州增城供电局零碳美丽乡村示范项目

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![](page=33,bbox=[1768, 44, 2105, 153])

广州增城供电局零碳美丽乡村示范项目2024年4月

1. 项目背景与建设地点

  • 项目类型：零碳美丽乡村示范工程
  • 项目位置：广东省广州市增城区派潭镇佳松岭村
  • 项目内容之一：建设分布式储能系统项目

2. 储能系统配置与核心能力

  • 配置规模：1套分布式储能系统
  • 系统容量：100kW/215kWh
  • 主要功能：
  • 提供区域断电时的应急供电能力
  • 改善末端电网电能质量，提升电压稳定性和供电可靠性

3. 设备选型与结构特征

  • 储能柜尺寸：W1000×D1000×H1800 mm
  • 集成内容：电池模块 / 功率模块 / 环境监控系统 / 通讯模块等

4. 安全系统配置

  • 储能柜为一体化集成单元，具备以下独立安全与应急系统：阻燃系统/火灾报警系统/应急控制系统/消防灭火系统/自动化监控与保障控制系统

供货范围及设备需求一览表

序号

名称

型式、规格、技术参数

单位

数量

备注

1

储能双向交换器柜

800*1000*2540

面

1

户外柜

2

储能双向交换器

100kW

台

1

3

电池

215kWh

簇

1

一能电气成功案例-国网物资类采购储能系统成套设备

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![](page=34,bbox=[1770, 44, 2105, 152])

国家电网公司集中规模招标采购/国网山西省电力公司

2023年山西公司物资类采购结构化固化ID编制

储能系统成套设备，DC750V 2023年7月

1. 电池系统结构与组成

  • 模块化设计，分为：电芯 →\rightarrow 电池模组 →\rightarrow 电池簇 →\rightarrow 电池系统
  • 应集成以下关键系统：BMS/PCS/温控系统/火灾探测与自动灭火系统/照明与接地保护系统

2. 安全与保护功能 应具备完备的保护机制：

  • 电池本体、过流、过压、并网等保护
  • 火灾探测报警系统
  • 户外柜或预制舱须具备：
  • 气体自动灭火系统（支持自动/手动启动）

3. 运行监测与控制能力储能系统控制系统应实现：

  • 投切控制、运行模式控制
  • 故障隔离、事件记录
  • 温度/状态/环境监测与调控

4. 储能系统效率要求

  • 储能系统效率要求：充放电转换效率不低于 80%80\% 。
  • 每套电池的初始充放电能量不低于电池额定容量。

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台区储能案例 一能电气是2026台区储能设备供应商

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![](page=35,bbox=[161, 190, 1995, 1105])

综合效率

近7日 近31日 近12月 2025-06-12 2025-06-15

台区储能案例 一能电气是2026台区储能设备供应商

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台区储能案例 一能电气是2026台区储能设备供应商

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台区储能案例 一能电气是2026台区储能设备供应商

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台区储能案例 一能电气是2026台区储能设备供应商

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纳米碳电池是人类储电的终极方向

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2026台区储能设备供应商 一能电气有限公司

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