中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能可以對(duì)電力進(jìn)行存儲(chǔ)，在需要的時(shí)候釋放，能夠有效解決電力在時(shí)間和空間上的不平衡。儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用貫穿于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電的各個(gè)環(huán)節(jié)。
儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
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儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的作用
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從技術(shù)路線(xiàn)上來(lái)看，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化介質(zhì)的差異，儲(chǔ)能方法可分為：物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能等。由于不同的儲(chǔ)能技術(shù)工作原理和成熟度存在差異，因此在性能特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)成本和場(chǎng)地要求等方面各有差別。
儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)對(duì)比
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抽水儲(chǔ)能是目前儲(chǔ)能技術(shù)中發(fā)展最成熟，應(yīng)用最為廣泛的。抽水儲(chǔ)能存儲(chǔ)能量大，綜合效率在70%至85%之間。全球累計(jì)運(yùn)行的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)量以抽水蓄能占比最大，約占全球的96%。按照總裝機(jī)量，中國(guó)成為裝機(jī)位列第一的國(guó)家，日本和美國(guó)次之，三國(guó)裝機(jī)分別為32.1GW、28.5GW和24.1GW，共占全球裝機(jī)總量的50%。根據(jù)發(fā)改委規(guī)劃，到2025年，全國(guó)抽水蓄能電站總裝機(jī)量將達(dá)100GW，具備長(zhǎng)足增長(zhǎng)空間。
電化學(xué)儲(chǔ)能由于技術(shù)相對(duì)成熟，應(yīng)用空間最為廣泛，隨著持續(xù)投入研發(fā)以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，成本還有很大的下行空間，未來(lái)有可能成為電力系統(tǒng)儲(chǔ)能最具發(fā)展前景的技術(shù)路線(xiàn)。目前電化學(xué)儲(chǔ)能中應(yīng)用較為廣泛的包括鉛酸電池、鉛炭電池、鋰電池、鈉硫電池。與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，電化學(xué)儲(chǔ)能在設(shè)備機(jī)動(dòng)性、響應(yīng)速度、能量密度和循環(huán)效率上都具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，現(xiàn)階段的短板集中在經(jīng)濟(jì)性方面。隨著研發(fā)水平的提升和規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的顯現(xiàn)，電化學(xué)儲(chǔ)能成本具備較大的持續(xù)下行空間。
目前市場(chǎng)上的鉛蓄電池技術(shù)以鉛酸電池為主，是最為成熟可靠、成本最低廉的電化學(xué)儲(chǔ)能方式。但鉛酸電池能量密度低，循環(huán)壽命短，在儲(chǔ)能設(shè)備中并不能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。鉛炭電池是將超級(jí)電容與鉛酸電池的技術(shù)特性相結(jié)合的新型電池，鉛炭電池在負(fù)極中加入活性炭，有效阻止負(fù)極硫酸化現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)電池壽命。與鉛酸電池相比，鉛炭電池有效延長(zhǎng)了電池壽命，大幅提升充放電循環(huán)次數(shù)，循環(huán)次數(shù)是鉛酸電池3倍以上，而成本僅僅增加10%左右，單位使用成本下降，性?xún)r(jià)比較高。
鋰電池在國(guó)內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用逐步打開(kāi)。鋰電池優(yōu)勢(shì)主要集中在高能量密度和充放電效率，在國(guó)內(nèi)的示范項(xiàng)目中，鋰電池儲(chǔ)能裝機(jī)占據(jù)主要規(guī)模。無(wú)論是從削峰填谷、平滑波動(dòng)還是分布式發(fā)電領(lǐng)域，鋰電池的特性都能充分發(fā)揮。與鉛蓄電池相比，鋰電池成本明顯較高。因此，進(jìn)一步降低鋰電池成本是推廣鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵。新思界產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2017-2020年中國(guó)鋰電池市場(chǎng)前景研究報(bào)告》中顯示，未來(lái)5年鋰電池需求將達(dá)200GW，年復(fù)合增長(zhǎng)率約20%，其中需求增量主要來(lái)自新能源汽車(chē)動(dòng)力電池與工業(yè)儲(chǔ)能設(shè)備，二者年復(fù)合增長(zhǎng)率分別為35%和25%。
鈉硫電池在世界范圍內(nèi)的儲(chǔ)能裝機(jī)占據(jù)主導(dǎo)地位。鈉硫電池能量密度為鉛酸電池的三倍，瞬時(shí)功率高，成本較鋰電池低20%左右。但鈉硫電池需要在300°C的環(huán)境下運(yùn)行，對(duì)安全性要求較高，適合大型電廠(chǎng)儲(chǔ)能。
液流電池能量密度低，跟鉛酸電池相近，需要占用空間大。同時(shí)液流電池的工藝較為復(fù)雜，由于目前應(yīng)用范圍較小，國(guó)內(nèi)外的研發(fā)規(guī)模也相對(duì)較小，導(dǎo)致了液流電池的成本在各類(lèi)電池中處于較高位置。未來(lái)如果成本出現(xiàn)較大幅度下降，在大型可再生能源電廠(chǎng)中液流電池的優(yōu)勢(shì)將會(huì)較為顯著。
全球儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)主要分布在亞洲、歐洲和北美，其中亞洲主要是中國(guó)、日本、印度和韓國(guó)，歐洲主要是西班牙、德國(guó)、意大利、法國(guó)，北美洲主要是美國(guó)。全球儲(chǔ)能技術(shù)分布中，鈉硫電池的裝機(jī)比重最大，鋰離子電池和鉛蓄電池的裝機(jī)量位居二、三位。
2012-2016年全球服役儲(chǔ)能裝機(jī)容量
下游市場(chǎng)帶動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展
中國(guó)的儲(chǔ)能于2011年起步，近幾年保持著強(qiáng)勁的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，截止2014年底，中國(guó)儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為84.4MW，占全球裝機(jī)的10%。最近三年的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模保持著30%以上的增長(zhǎng)，行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。
近年來(lái)，在政府對(duì)可再生能源的大力扶持，風(fēng)電和光伏裝機(jī)規(guī)模迅速擴(kuò)大。截至2016年底，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量為1.69億千瓦，光伏累計(jì)裝機(jī)容量為7742萬(wàn)千瓦。據(jù)國(guó)家能源局中期規(guī)劃，“十三五”期間我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)為250GW，光伏裝機(jī)目標(biāo)為150GW，未來(lái)五年年復(fù)合增長(zhǎng)率分別為11.5%和28.3%?！吨袊?guó)能源展望2030》在此基礎(chǔ)上提出了到2030年光伏、風(fēng)電裝機(jī)分別再增加200GW的中期目標(biāo)，可再生能源發(fā)電規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大。與此同時(shí)，可再生能源的間歇波動(dòng)特性嚴(yán)重制約了其并網(wǎng)能力，導(dǎo)致我國(guó)棄風(fēng)、棄光、限電等現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。2016年，全年棄風(fēng)電量497億千瓦時(shí)，棄光電量70.42億千瓦時(shí)。
可再生能源消納難的問(wèn)題難以解決，對(duì)配置儲(chǔ)能的需求就日益強(qiáng)烈。，配置儲(chǔ)能系統(tǒng)可以解決可再生能源發(fā)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑之后輸出電力，減少對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的沖擊，為大規(guī)模并網(wǎng)創(chuàng)造條件。此外，儲(chǔ)能可以緩解可再生能源的輸出壓力，提高設(shè)備利用率。
分布式發(fā)電儲(chǔ)能可以實(shí)現(xiàn)在需求側(cè)對(duì)電能分配進(jìn)行優(yōu)化和對(duì)微網(wǎng)負(fù)荷的調(diào)節(jié)，提高微網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。分布式發(fā)電配套儲(chǔ)能可以解決用電高峰與發(fā)電高峰不匹配的情況，充分發(fā)揮靈活與快速響應(yīng)的能力，實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。
新能源汽車(chē)的大力推廣也帶來(lái)了大量的潛在儲(chǔ)能電池供給。2016年新能源汽車(chē)生產(chǎn)51.7萬(wàn)輛，銷(xiāo)售50.7萬(wàn)輛，比上年同期分別增長(zhǎng)51.7%和53%。電動(dòng)汽車(chē)電池壽命一般為10-15年，之后電池仍然能夠保留70%左右的初始能量。這部分電池可以用于儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行二次利用，能夠有效降低儲(chǔ)能電池的成本。
