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什么是储能?聊聊储能在新能源领域的应用

2022-12-30
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国创巨湾(广州)能源科技有限公司

随着经济的飞速发展和科学技术的进步,人们对能源的要求越来越高,同时环境污染问题和全球变暖问题加剧,太阳能、风能、生物质能等环保且高效的新能源应运而生。而储能是新能源发展过程中的关键一环,它可以解决新能源消纳和电力不稳定等问题。

“加快发展新型储能”,已成国际国内基本共识。国家能源局能源节约和科技装备司副司长刘亚芳日前表示,加快发展新型储能,既是支撑构建新型电力系统,消纳高比例可再生能源的客观需要,也是国际装备制造业竞争的热点领域。刘亚芳表示,到2025年末,新型储能在电力系统中装机规模达3000万千瓦以上。

先来简单说下概念,“储能”即“能量的存储”,指将电能、热能、机械能等不同形式的能源转化成其他形式的能量存储起来,在需要时将其转化成所需要的能量形式释放出去。

按照储存能量的形式分,可以分为机械储能、化学储能、电磁储能、热储能和氢储能等。其中,最常见的就是机械储能和化学储能。

图:储能的分类

机械电池应用的最早,像抽水蓄能就是当前最为成熟的电力储能技术,早在20世纪90年代就实现了商业化应用,它也是目前装机量最大的技术路线,占全球储能累计装机规模的90%以上。但像“南水北调”“东电西送”这样的工程发展过程中很大部分会受地理选址和建设施工的局限,发展空间有限。虽然目前全球范围内的储能装置仍以抽水蓄能为主,但抽水蓄能受到地理选址和建设施工的限制,例如“南水北调”“东电西送”项目,再加上投资过大、建设周期长等缺点,导致无法大规模的发展。

化学储能又可以叫电化学储能,主要包括锂离子电池、铅蓄电池和钠硫电池等。机械电池主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。相比抽水蓄能,电化学储能受地理条件影响较小,建设周期短,成本也在发展中逐渐下降,甚至成为储能新增装机的主流,成为当前应用范围最广、发展潜力最大的电力储能技术。

而按照储能的应用场景分,从整个电力系统的角度看,可以分为发电侧储能、输配电侧储能和用电侧储能三大场景。

图:我国电力系统的构成

其中发电侧对储能的要求较多,像运行状态、电力调峰、系统调频等等都需要考虑;输配电侧主要是针对电网阻塞等问题;用户侧则就是涉及到用电了。

图:储能在电力系统中的应用

储能技术尤其大规模储能技术具备的诸多特性得以在发电、输电、配电、用电4大环节得到广泛应用,在新能源电力系统中发挥着重要作用。

首先在新能源电力系统发电端,储能技术与传统发电技术配合,可提升清洁能源的并网率。新能源系统在运行过程中,有时会出现断网事故情况,导致其处于自动运行的孤岛状态。大容量储能系统可以作为发电厂的辅助服务设施,对太阳能、风电等不稳定电源起到稳压、稳流作用,使其在孤岛和并网模式运行中做到顺畅切换。

其次在新能源发电系统输配电上,储能技术应用在变电站上起到削峰填谷的作用。目前能源使用都是实时化,即发即用,因此很容易产生波动,增大电网负荷。在供电高峰期,对机组所产生的运转效率较高。而在供电低谷阶段,对机组的运转效率就会大大降低。这在很大程度上,造成了资源浪费。针对这一问题,目前火电机组输出功率降低是主要的调峰手段,但也存在着很大问题,因为在火电机组输出功率降低后,相应的其对于燃料的利用率也会产生影响,利用率也会同时减低,甚至会减少火电机组本身的发电市场,产生更多的设备浪费,相应的也产生了能源浪费现象。储能装置可以很好的解决这种问题,它可以在低峰期储存剩余的能源,在高峰期又可以将能源充分利用。

最后在新能源发电系统稳定性上,可以满足电能质量要求。在环境恶劣的孤岛上,电能质量容易受到天气影响,引起波动。而储能系统可以稳定新能源系统,维持其电压系统的稳定,减少恶劣天气对电能质量的影响。例如在美国东西海岸、尤其是东海岸地区,电网公司在积极投资建设储能设施。因为这些地区容易受到飓风影响,储能设施可以让电网更有弹性,在对抗飓风时更稳定。

储能系统的发展与完善是新能源发展中必不可少的一环,它打破了传统发电模式即发即用的模式,在电力系统的各个环节都发挥着重要作用,解决传统发电中的很多问题,随着国家出台更多支持储能的政策,进一步加大储能系统的应用,新能源行业将会迎来更大的蜕变。


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