中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能可以削減大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)帶來的沖擊，通過能量的吸收和釋放調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出，使其維持在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，提高系統(tǒng)一次、二次調(diào)頻能力，從而增強(qiáng)電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。
目前常見的儲(chǔ)能技術(shù)包括容量型的抽水蓄能、鋰離子電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能，功率型的飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能等，各儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)、適應(yīng)場(chǎng)景不同。隨著系統(tǒng)需求的不斷細(xì)化，單一類型的儲(chǔ)能已難以同時(shí)滿足建設(shè)周期、配置靈活性、安全性、響應(yīng)速度、儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)、使用壽命、經(jīng)濟(jì)效益等方面的要求。
混合儲(chǔ)能系統(tǒng)采用兩種或兩種以上具有不同性能特點(diǎn)的儲(chǔ)能技術(shù)組合，以提高儲(chǔ)能系統(tǒng)整體性能，從而滿足不同場(chǎng)景、用戶的細(xì)化需求。例如，在目前常見的火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻場(chǎng)景中，使用的基本都是鋰離子電池儲(chǔ)能。而在實(shí)際電廠調(diào)頻工作中，5分鐘以內(nèi)的電池調(diào)用頻次占比超過80%，這其中包括相當(dāng)比例的大倍率充放電。鋰離子電池要長(zhǎng)期面臨大倍率淺充放電，不僅容量得不到有效利用，頻繁大倍率充放電還會(huì)降低電池的使用壽命。
在鋰離子電池儲(chǔ)能中引入功率型儲(chǔ)能單元，如飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能等，有助于減少鋰離子電池頻繁大倍率充放電次數(shù)，提高電池使用壽命，降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)。
同時(shí)，由于超級(jí)電容分擔(dān)大量高功率工作，鋰離子電池的容量和功率配置均可有效降低，在提高利用效率的同時(shí)也減少了系統(tǒng)投入成本。對(duì)于功率型儲(chǔ)能（無論是飛輪還是超級(jí)電容），與鋰離子電池相匹配還能克服其能量度低和單位造價(jià)高的缺點(diǎn)。
除了火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻，混合儲(chǔ)能還可以配置于風(fēng)、光電廠以提高可再生能源發(fā)電利用效率。以風(fēng)電、光伏為代表的可再生能源發(fā)電具有強(qiáng)烈的波動(dòng)性和間歇性。大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源，將同時(shí)面臨短時(shí)波動(dòng)對(duì)用電質(zhì)量的沖擊和長(zhǎng)時(shí)間尺度調(diào)峰問題，這就需要儲(chǔ)能系統(tǒng)兼具大倍率、快速響應(yīng)、大容量、高安全性等特性。
通過對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以將不同儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)整合，實(shí)現(xiàn)性能的飛躍?；旌蟽?chǔ)能系統(tǒng)中的功率單元可以快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)短時(shí)波動(dòng)平抑，容量單元可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間尺度調(diào)峰，從而同時(shí)提高可再生能源發(fā)電的可控性和利用效率。
由于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)具有巨大的應(yīng)用潛力，我國已經(jīng)逐漸開始進(jìn)行混合儲(chǔ)能的項(xiàng)目應(yīng)用。
2020年7月，“1兆瓦飛輪+4兆瓦鋰電池”混合儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目在山西右玉縣老千山風(fēng)電場(chǎng)建成，成為首個(gè)利用飛輪+鋰離子電池混合儲(chǔ)能技術(shù)解決新能源一次調(diào)頻的應(yīng)用項(xiàng)目，也證明了混合儲(chǔ)能用于平抑可再生能源發(fā)電波動(dòng)的可行性。
2023年4月，山西省朔州市8兆瓦“飛輪+鋰離子電池”火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻項(xiàng)目投運(yùn)。該項(xiàng)目由4臺(tái)飛輪裝置和10組鋰電池儲(chǔ)能組成，可以提供大容量、高頻次的調(diào)頻服務(wù)。
2023年4月，華能羅源發(fā)電廠完成“5兆瓦超級(jí)電容+15兆瓦鋰離子電池”混合儲(chǔ)能完成電網(wǎng)調(diào)度聯(lián)合調(diào)試并正式投入商業(yè)運(yùn)行。這是目前世界上最大的超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)。系統(tǒng)參與調(diào)頻時(shí)，以超級(jí)電容為主響應(yīng)快速波動(dòng)，鋰電池為輔助作為補(bǔ)充容量支撐，有效提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合性能。
若混合儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，則可以有效提高可再生能源發(fā)電、輸配電設(shè)備的利用效率。不過混合儲(chǔ)能系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用依然任重道遠(yuǎn)，其難題包括部分儲(chǔ)能技術(shù)成熟度不足、價(jià)格偏高，混合儲(chǔ)能的配置和調(diào)用方式有待深入研究等。因此，實(shí)現(xiàn)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用可以從以下方面開展工作：
1.進(jìn)一步發(fā)展各儲(chǔ)能單元，單項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)越成熟，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)總體性能越高；
2.進(jìn)一步確定系統(tǒng)需求，優(yōu)化混合儲(chǔ)能系統(tǒng)配置方式；
3.確立混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中不同儲(chǔ)能單元的工作邏輯和調(diào)用優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)1+1>2的效果；
4.明確儲(chǔ)能在能源系統(tǒng)中的市場(chǎng)地位，明確儲(chǔ)能系統(tǒng)工作目標(biāo)和盈利機(jī)制。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，各種儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)達(dá)到或接近商業(yè)化水平，將具有不同特點(diǎn)的儲(chǔ)能技術(shù)有機(jī)組合，有望提高儲(chǔ)能系統(tǒng)整體性能和經(jīng)濟(jì)效益。相信這一思路將會(huì)在大規(guī)模開發(fā)可再生能源，建設(shè)安全、低碳、高效的新能能源結(jié)構(gòu)中扮演重要角色。
作者為北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院特別副研究員，主要研究方向包括儲(chǔ)能、氫能、新型化學(xué)電源等。曾為中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司博士后科研工作站博士后科研人員，獲中國博士后科學(xué)基金第2批特別資助。
