新能源发电侧储能技术和运用分析

新能源发电侧储能技术和运用分析

陈龙

身份证号码：652201198609094016中电投新疆能源化工集团木垒新能源有限公司

摘要：随着电池的效率、功率、能量和循环寿命的显著提高，兼有电池储能选址灵活的特点，电池储能系统容量从千瓦级到兆瓦级不等且电池储能系统应用领域广泛，涵盖了大规模可再生能源并网、发电、辅助服务、输配电、分布式发电与微电网等诸多领域。国内外目前已经建设多项新能源储能电站并网的示范工程并开展相应的商业模式。其涵盖电化学储能、抽水蓄能和压缩空气储能等多种类型。应用场景包括农村、政府和工商业等多类型产业，应用模式包括辅助服务、削峰填谷等多种模式。

关键词：新能源发电;侧储技术;变电损耗;电性能

引言

随着经济社会和电力技术的持续发展，智能电网概念被提出并成为当下电力系统的发展趋势，但也面临可再生能源消纳和系统灵活性资源不足的挑战。储能是一种将电能灵活转换为其他能源并进行合理利用的重要技术，是保证智能电网实现的必备条件，解决了能源生产和使用的空间不匹配、时间不同步问题，使电能在时间和空间上的运用更具灵活性，创造了能源共享的基础条件。

1新能源发电侧储能技术介绍

根据我国新能源发电侧储能技术的实际情况研究发现，从原本的发展初期逐步向高速推广阶段进展，2022年中国不少省份根据青海省推出的风电开发建议陆续发布相关建议和对策，并将储能技术作为当前新能源项目发展的标配。直到2020年上半年，我国已经有12个省份进行了电侧储能技术政策的应用，国家大力支持和鼓励此技术的开发推广。比如某省为保证光伏电站能够达到人们日常实际需求，要保证储能容量高达5%以上，时间控制在一小时以上，大部分省份积极鼓励支持新能源储能技术朝着多方向角度发展，并开展了光伏加储能项目的建设工作，大力支持风储一体化互补项目，保证储能管理工作符合标准，并能为调峰风电项目的完整化发展和全面优化奠定有利基础。新能源加储能项目受到政府及各界的广泛关注，规模不断扩大，随着信息化的发展，逐步朝着规范化、数字化方向进展，全国各地应结合自身经济和用电情况，构建科学完整，一体化的控制模式，有效管控储能效果，还要根据不同地区的新能源发电侧储能技术进行研究，提出创新工作策略，保证经济效益的同时，确保新能源更加环保，从根本上凸现新能源的有利发展。

2国内大容量储能系统应用现状

在国内，目前主要是电网公司和发电集团牵头开展储能的示范工作，采取项目申请、核准和审批的方式开展项目。项目资金主要来源于企业自有资金+银行融资+科技项目支持，收入来源主要是电力出售，由于储能成本较高，单纯靠电量收入不可能存在经济性。除了海岛和偏远地区对储能的盈利性要求不高的特定场景，其他新能源储能发电目前的商业模式正在进一步完善中。随着国家能源局发布《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》，确定了电储能参与调频调峰辅助市场服务。“三北”地区各省（区、市）原则上可选取不超过5个电储能设施参与电力调峰调频辅助服务补偿（市场）机制试点，已有工作经验的地区可以适当提高试点数量，在保障电力系统安全运行的前提下，充分利用现有政策，发挥电储能技术优势，探索电储能在电力系统运行中的调峰调频作用及商业化应用，推动建立促进可再生能源消纳的长效机制。在发电侧建设的电储能设施，可与机组联合参与调峰调频，或作为独立主体参与辅助服务市场交易。在用户侧建设的电储能设施，可作为独立市场主体或与发电企业联合参与调频、深度调峰和起停调峰等辅助服务。

3新能源发电侧储能技术和运用分析

3.1电磁储能

（1）电容储能电容是最直接的一种储能方式，由通过电介质绝缘层隔开的两块金属板组成。电容充电速度远快于传统电池，但其能量密度太低，大容量储能需要面积过大的电介质，经济成本高且应用不便。（2）超级电容器储能超级电容器通过两个固体导体之间的电解质溶液来储存能量，因此具有更高的介电常数，拥有大电容。其主要问题是自放电率高，放电持续时间短，但在电压跌落或瞬时干扰时可以提供支撑，改善供电质量，适合高功率、低能量应用场景。（3）超导磁储能超导磁储能以电磁能形式储能，通过超导材料线圈转换。基于超导体几乎无电阻的特性，其损耗极低，效率超过95%。同时具有响应快、寿命长等特点。可用于提高输电能力和系统容量，改善供电质量，维持运行稳定性等，但推广应用还受高成本、超导临界温度及对环境的影响等因素制约。

3.2热储能关键技术

在热储能技术中，相变储热技术相较于显热储热技术，在储热密度、储热容量等方面具备十分显著的优势；由于不涉及化学反应，在安全性方面也显著优于热化学储热技术，除此之外，相变储热技术在热能储存和释放过程中，能够维持恒定的温度。因此，相变储热技术已经成为诸多储能领域科研工作者的重点研究对象之一，其中，关于其物性优化技术是当下研究的重点，本节将着重介绍相变储热材料的物性优化技术。此外，相关学者对热储能系统传热强化技术、热储能材料制备技术以及热储能系统控制与优化技术等关键技术也开展了大量研究并取得了一定的成果。

3.3风光储一体化发电的运用

2022年，国家对电力源网荷储提出了有关指导意见，保证风光储一体化，在优势互补、双向发展的层次上明确具体发展方向，借助风电光伏系统配置优良储能系统，构建发电项目，通过发电项目不断优化电站的基本性能，保证风光储三者相辅相成，相互配合，在三者的共同努力下，共同完成发电厂发电的任务。储能装置在谷时段能够快速完成对蓄电池的充电，在这段可以将储存的电能自动释放，保证发电系统稳定性的同时确保用电系统不受损害。

3.4可再生能源平滑出力与自我消纳

光电、风电等可再生能源发电受外部因素影响大，出力具有随机性、间歇性和波动性等特点，并网规模过大时不利于电网的稳定运行，对电网调度运行与控制造成一定的影响。目前主要采用弃光（弃风）的方式以达到维持电网稳定运行的目的，但高比例的弃光（弃风）将会造成能源的浪费，还会限制可再生能源渗透率的提升。利用储能与可再生能源发电系统联合运行，可有效平滑发电出力曲线，使随机变化的输出转变为相对稳定的功率输出。储能技术使可再生能源变得可控可调，有利于满足并网的各项技术要求，促进光伏发电及风电可靠安全并网，从而达到可再生能源自我消纳的目的，也可进一步促进可再生能源的大规模开发利用。现有研究成果表明储能应。

结束语

储能是提升电网弹性承受能力与恢复能力的有效支撑手段，保障系统安全，但储能在电网中的应用与管理尚处于起步阶段。布局于用户侧和电源侧的储能系统建设与投运是投资运营商自发行为，网侧储能部分纳入地/市级调度管辖，但规划与调度目标单一，不足以全面支撑电网弹性调控中多场景动态耦合、全域聚合、多目标协同控制等技术需求。因此，基于储能在弹性电网中的应用契机与特点，为将储能效用发挥到极致且找寻到最佳应用场景与投切时机。

参考文献

[1].储能技术在可再生能源发电中的应用前景分析[C]//.2020年中国通信学会能源互联网学术报告会论文集.[出版者不详],2020:32-37.

[2]左志强.电力储能系统产业发展现状及展望[J].四川建材,2020,46(11):209-210+220.

[3]饶宇飞,司学振,谷青发,杨海晶.储能技术发展趋势及技术现状分析[J].电器与能效管理技术,2020(10):7-15.

[4]郑帅,鲁浩,沙志成,朱春萍,裴善鹏.“十四五”山东储能规划发展研究[J].国网技术学院学报,2020,23(05):21-24+37.

[5]黄博文.储能应用领域与场景综述[J].大众用电,2020,35(10):19-20.