中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，全球能源結(jié)構(gòu)正加速向清潔、低碳轉(zhuǎn)型。風(fēng)電、光伏等可再生能源，已成為能源增量的核心力量。但可再生能源固有的間歇性和波動(dòng)性特征，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)側(cè)與負(fù)荷側(cè)的供需失衡，引發(fā)電網(wǎng)頻率偏移、電壓波動(dòng)等問題，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能技術(shù)作為能源中轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，已然成為破解可再生能源并網(wǎng)瓶頸、保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心基礎(chǔ)設(shè)施。
01.儲(chǔ)能技術(shù)路線概述
當(dāng)前儲(chǔ)能技術(shù)呈現(xiàn)多元化發(fā)展：一方面，抽水蓄能作為傳統(tǒng)技術(shù)仍發(fā)揮重要作用；另一方面，電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等新型技術(shù)快速崛起。按照能量存儲(chǔ)方式，儲(chǔ)能技術(shù)路線可分為機(jī)械、電化學(xué)、電磁、熱、化學(xué)五類。不同儲(chǔ)能技術(shù)的效率、響應(yīng)速度、成本等關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比如下：
綜上可見，儲(chǔ)能技術(shù)路線百花齊放，各有千秋。機(jī)械儲(chǔ)能以抽水蓄能為核心，在大容量長(zhǎng)時(shí)調(diào)節(jié)領(lǐng)域具有成本優(yōu)勢(shì)，但受地理?xiàng)l件限制較大；電磁儲(chǔ)能憑借毫秒級(jí)響應(yīng)速度占據(jù)高頻調(diào)節(jié)場(chǎng)景，卻因能量密度低和成本問題難以大規(guī)模應(yīng)用；熱儲(chǔ)能與化學(xué)儲(chǔ)能則更聚焦于特定場(chǎng)景的能源形態(tài)轉(zhuǎn)換，全鏈條效率仍有提升空間。
從市場(chǎng)占比來(lái)看，除傳統(tǒng)抽水蓄能外，在新型儲(chǔ)能技術(shù)中，電化學(xué)儲(chǔ)能占比43.1%，其中鋰離子電池以97.5%的占比在電化學(xué)儲(chǔ)能中占據(jù)主導(dǎo)地位，液流電池、鉛蓄電池等其它技術(shù)占比均不足1%。
02.電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀
市場(chǎng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)
近年來(lái)，在政策支持與市場(chǎng)需求的雙向驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)呈現(xiàn)“井噴式”增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《2024年度電化學(xué)儲(chǔ)能電站行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》顯示，2022年至2024年，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)量年增長(zhǎng)率均超過(guò)100%，累計(jì)裝機(jī)量從2018年的2.1GWh快速攀升至2024年的141.4GWh。新增裝機(jī)量從2018年的1.4GWh增長(zhǎng)到2024年的90.5GWh，呈現(xiàn)持續(xù)跨越式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程
鋰離子電池具有能量密度高、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，已成為電化學(xué)儲(chǔ)能的主流路線。經(jīng)過(guò)多年技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)鏈成熟化，鋰電池的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)在能量密度、調(diào)節(jié)精度與成本控制之間實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)平衡，可適配從戶用儲(chǔ)能到大型電站的全場(chǎng)景應(yīng)用。這種“全場(chǎng)景適配+性能均衡”的雙重優(yōu)勢(shì)，使得鋰離子電池在當(dāng)前新型儲(chǔ)能技術(shù)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
目前，鋰電池已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，但成本受上游電池原材料價(jià)格波動(dòng)影響較大。未來(lái)隨著鈉離子電池等新技術(shù)的商業(yè)化落地，電化學(xué)儲(chǔ)能將進(jìn)一步筑牢新型電力系統(tǒng)根基，為能源清潔低碳轉(zhuǎn)型提供更堅(jiān)實(shí)的動(dòng)力支撐。
03.電化學(xué)儲(chǔ)能核心應(yīng)用場(chǎng)景
電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用涵蓋了工業(yè)用電、電動(dòng)汽車充電、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、家庭自用等多個(gè)方面。在電力系統(tǒng)中，其應(yīng)用已滲透電網(wǎng)調(diào)節(jié)與用電保障全流程。按照應(yīng)用場(chǎng)景，可分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能。
電源側(cè)應(yīng)用
核心功能是平抑風(fēng)光出力波動(dòng)，減少棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，提升可再生能源消納率，可直接助力電源側(cè)與負(fù)荷側(cè)供需平衡，提高能源利用效率。
電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用
電網(wǎng)調(diào)峰：通過(guò)“低谷充電、高峰放電”平抑電力供需波動(dòng)，高效緩解電網(wǎng)高峰供電壓力，是電網(wǎng)靈活削峰填谷的核心工具。當(dāng)前調(diào)峰市場(chǎng)逐漸與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)深度融合，進(jìn)一步提升了調(diào)峰服務(wù)的市場(chǎng)化價(jià)值與資源配置效率。
電網(wǎng)調(diào)頻：快速修正負(fù)荷與發(fā)電功率的實(shí)時(shí)差值，儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度高，能有效控制電網(wǎng)頻率的偏差范圍，提升電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性。
提升電能質(zhì)量：針對(duì)電壓暫降、諧波污染等問題，儲(chǔ)能系統(tǒng)可通過(guò)瞬時(shí)功率補(bǔ)償穩(wěn)定電壓，抑制電流諧波。在精密制造、數(shù)據(jù)中心等對(duì)電能質(zhì)量要求高的場(chǎng)景，可保障設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，減少因電能問題導(dǎo)致的各項(xiàng)損失。
用戶側(cè)應(yīng)用
電化學(xué)儲(chǔ)能在用戶側(cè)的應(yīng)用主要集中在工商業(yè)領(lǐng)域，其應(yīng)用場(chǎng)景可概括為削峰填谷、應(yīng)急供電保障、新能源消納、需求側(cè)響應(yīng)和需量管理。場(chǎng)景特點(diǎn)如下：
用戶側(cè)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性是其快速發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力之一，尤其在工商業(yè)領(lǐng)域表現(xiàn)突出。以浙江某一10kV一般工商業(yè)儲(chǔ)能（單一制結(jié)算方式）項(xiàng)目為例：峰谷電價(jià)差約0.7557元/kWh，配置10臺(tái)100kW/200kWh儲(chǔ)能柜，總?cè)萘繛?MWh（總投資150萬(wàn)元，折舊年限5年，運(yùn)維預(yù)算9萬(wàn)元/MWh/年），采用“兩充兩放”模式（夜間和午間低谷充電、高峰時(shí)段放電自用），全年穩(wěn)定運(yùn)行330天，充放電效率88%，其收益測(cè)算如下：
項(xiàng)目日放電量約3520kWh，日收益約2504元，年收益達(dá)82.7萬(wàn)元；扣除設(shè)備年折舊30萬(wàn)元、年運(yùn)維成本18萬(wàn)元，年凈利潤(rùn)34.7萬(wàn)元，4.4年即可收回成本。
該案例清晰表明，通過(guò)利用峰谷電價(jià)差，用戶側(cè)儲(chǔ)能可有效降低企業(yè)高峰時(shí)段購(gòu)電成本，具備良好的投資價(jià)值和可持續(xù)運(yùn)營(yíng)能力，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)顯著。
其它應(yīng)用
電化學(xué)儲(chǔ)能響應(yīng)快、供給穩(wěn)，在備用電源、黑啟動(dòng)、支撐微網(wǎng)運(yùn)行等其它領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
結(jié) 語(yǔ)
當(dāng)前，鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)成熟，已實(shí)現(xiàn)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)全場(chǎng)景商業(yè)化應(yīng)用，推動(dòng)我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量呈“井噴式”增長(zhǎng)。
高速發(fā)展背后，行業(yè)仍面臨三重核心難題：一是成本制約，鋰電池上游原材料價(jià)格波動(dòng)大，電池成本較2018年已下降到不足一半，但成本控制仍面臨挑戰(zhàn)；二是效率瓶頸，儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)、可再生能源的協(xié)同控制技術(shù)有待優(yōu)化，整體效能有待提升；三是安全隱患，業(yè)內(nèi)安全標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，大規(guī)模儲(chǔ)能電站熱失控、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。
未來(lái)，隨著政策的完善、技術(shù)迭代與成本下降，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)將深度融入電力系統(tǒng)。鈉電池、液流電池儲(chǔ)能等技術(shù)也將加速成熟并逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型。這些技術(shù)將與鋰電池形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，推動(dòng)儲(chǔ)能成本進(jìn)一步下降，為高比例可再生能源接入與“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供核心技術(shù)支撐。
