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分层分群的电网体系结构与储能市场格局总结

核心内容概述

本报告由余贻鑫教授在中国第12届国际储能大会上发表，探讨了未来电网体系结构的演变趋势以及在100%风-水-光能源转型场景下的储能市场格局。报告强调了电网体系结构的科学性和智能化，提出“分层分群”（Grid as a Clustered Hierarchy, GRIP）的构想，旨在应对未来电网的复杂性与不确定性，同时推动储能技术的广泛应用。

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主要观点

1. 电网体系结构的演变

• 传统电网的体系结构基于20世纪的原理和假设，但已无法适应当前和未来的电力需求。
• 分层分群电网体系结构（GRIP）是未来电网发展的新方向，其核心在于将电网划分为多个平衡区（Balance Area, BA），每个BA具备发电、负荷、智能控制和通信能力。
• 分层分群体系结构中，输电系统、配电网、微网、建筑单元等层级均以群集（cluster）形式运行，形成一种嵌套结构，有利于责任分担和系统协调。

2. 分层分群电网体系的科学性

• 该体系结构具有数学基础，基于“分层作为优化分解”（Layering as Optimization Decomposition）理论。
• 全局协调与局部优化是分层分群体系的核心原则，能够有效满足边界约束、控制联合与分解、可扩展性等属性。
• 电网将像互联网一样智能，通过分层结构明确分工，支持技术创新与责任分担，提升系统韧性与安全性。

3. 100%风-水-光能源转型场景

• 风-水-光（WWS）能源转型是未来能源发展的主要方向，可显著降低全球变暖、空气污染和能源安全问题。
• 在此场景下，储能市场将发挥关键作用，以支持电网的瞬时功率平衡和长期能源调度。
• 储能技术将与**分布式能源（DER）**协同工作，提升电网灵活性与可靠性。

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关键信息

储能市场格局

在100% WWS能源转型场景下，中国储能市场预计如下：

储能类型	最大充电功率 (GW)	最大放电功率 (GW)	最大储能量 (TWh)	最大放电功率下的存储小时数 (hr)
PHS（抽水蓄能）	126.2	126.2	1.767	14
CSP-elec（太阳能热发电）	128.3	128.3	-	-
CSP-PCM（太阳能相变材料）	206.9	-	2.896	22.6
水电厂	158.0	343.7	1384.0	4027
CW-STES（冷水热储存）	11.30	11.30	0.1583	14
ICE（内燃机储能）	16.96	16.96	0.2374	14
HW-STES（热水热储存）	553.9	553.9	2.770	5
UTES-heat（地下热储存）	378.2	553.9	358.9	648
UTES-elec（地下电储能）	553.9	-	-	-

• 电池储能在储能格局中占比最高，预计占**50%**以上。
• 中国储能市场预计投资达13.3万亿美元，占全球总成本的约1/4。
• 储能需求将与100% WWS供应相匹配，推动市场快速发展。

储能市场发展趋势

• 储能技术将支持分布式能源的高效利用，提高可再生能源的渗透率。
• 储能系统将具备双向功率流动能力，支持**生产型消费者（prosumers）**的自主运行。
• 政策支持是实现100% WWS能源转型的关键因素之一。

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结论

• 分层分群电网体系结构（GRIP）具有科学性和智能化特点，能够有效应对未来电网的复杂性与安全性挑战。
• 在100%风-水-光能源转型场景下，储能将成为电网灵活性和稳定性的核心支撑。
• 中国储能市场前景广阔，预计在2050年达到13.3万亿美元规模，其中电池储能将占据主导地位。
• 该体系结构有助于纳米、迷你和微电网的无缝集成，同时增强电网的韧性与抗风险能力。