新型储能技术的现状与趋势展望

新型储能技术的现状与趋势展望

许天淼

中国能源建设集团山西电力建设有限公司 山西省太原市030000

摘要：随着我国电力事业发展脚步的加快，各种技术也应运而生，以提升行业的进步与工作效率。简要阐述新型电力系统建设背景，分析大规模储能技术应用价值，指出新型技术的引入可以显著缓解电能供应紧张矛盾、提高新能源并网接入稳定性。在此基础上归纳可行的设计实现举措，提出优化电网侧及用户侧储能规划、推进储检一体化平台搭建等系列建议。

关键词：储能技术；新型电力系统

引言

传统的火电在发电的过程中不仅能量转换效率低，造成了自然资源的浪费，而且在转换的过程中会产生对生态环境造成破坏的污染物，基于此，传统的火电正在被新型能源所逐渐替代。新型能源中光伏电站作为其主要的发电形式，其完全解决了传统火电的自然资源浪费和生态环境破坏的问题。光伏电站正不断地被我国的大部分地区使用和推广，但是在光伏电站产生的电力接入到电网系统时，会造成电网系统的电能质量不高、电压电流不稳定等问题，本文围绕储能技术在光伏电站并网的优化配置展开了相关研究。

1电力储能技术的重要性

电力系统作为一个发电、配电和输电系统，传统上要求瞬时发电和瞬时功率收集。当下的电力储能技术主要是通过储能装置及电力电子元件结合的能量转换装置来组合而成，有效地改善了供电的地区差异、峰谷差、季节差异等，解决了许多国计民生问题，其意义尤为关键：第一，成立大容量的储能装置，可科学地借助电网内“调峰填谷”的效果。也就是说，通过在夜间低功耗期间存储足够的空闲电能，然后在白天峰值功耗期间反馈稳定输出，能大幅度提升发电设施的利用率，给国家节省巨额的投入；第二，对提升供电可靠性及电能质量起到中华要的影响。近年来，风能、太阳能等清洁能源发展非常迅速，但受季节、天气和区域条件的影响，其具有明显的不连续性和不稳定性，发电量波动较大，适应性较差。据估计，如果风力发电装机容量占电网容量的20%以上，电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战，储能技术可大幅度解决风力发电及太阳能发电的差距及波动性，其可完成发电的稳定传送，科学地调整发电造成的电网相应数据的波动。

2新型储能技术的应用

2.1电化学储能

电化学储能包含锂离子电池储能、钠离子电池储能、液流电池储能、水系电池储能和早先的铅酸（铅碳）电池等技术。钠硫电池、三元电池因为本征安全的原因等在储能领域已经淘汰出局，过去成熟的铅酸电池储能不会马上淘汰，还有一定的市场。（1）磷酸铁锂电池储能技术最成熟，具有发展前景，在储能行业得到广泛应用，现在功率容量规模已经达到100MW等级，向着GW级方向发展。在锂电池储能领域，已经出现了电芯容量为560Ah，循环寿命为12000次的储能专用电池。储能系统转换效率在实际运行中达到84%～88%（不考虑储能站液冷和自用电消耗）。锂离子电池受锂资源的制约和产能的响应，近二年价格有很大幅度的攀升，今后大规模建设将受其影响。（2）钠离子电池储能技术发展迅速，它安全性能良好，可以和铅酸电池媲美；它的能量密度已经达到160Wh/kg，接近磷酸铁锂电池水平；它的高低温特性优于磷酸铁锂电池和铅酸电池，满足国内各种运行环境条件，不需要额外耗能处理；它循环寿命现在达到为4500次，虽然还不能满足储能商业化要求，但具有迭代改进的空间；它不受钠资源的制约，量产后成本低廉，具有良好的发展前景。

2.2压缩空气储能

压缩空气储能属于物理储能技术，在电网负荷低谷期，将电能用来压缩空气；在电网负荷高峰期，释放压缩空气推动汽轮机发电。该储能技术的优点是容量大、效率高、投资小、运行寿命长，国内企业与研究机构在这方面已经取得显著成绩。2021年9月，中科院工程热物理研究所建成了10MW盐穴压缩空气储能示范电站，成功并网发电，系统运行效率为60.7％。2021年12月31日，河北张家口国际首套百兆瓦先进压缩空气储能示范项目送电成功，标志着该项目顺利实现并网，正式进入带电调试阶段，计划于2022年底投入商业运行。在国外，多个压缩空气储能项目正在建设中，如澳大利亚规划建造的200MW／1600MWｈ压缩空气储能电站、美国加利福尼亚规划建设的400MW／3200MWｈ压缩空气储能电站。

2.3抽水蓄能

现阶段，被广泛运用于储能技术的就是抽水蓄能电站。需由上游下游两座水库来得以进行动态储能及储能资源动员。但是，开展抽水蓄能电站项目建设期间，需全方位分析纯抽水、混合抽水及引水抽水蓄能电站的基础性运作机理，从而有效保障水库容量达到预期目标，且不会严重影响配电管道的压力。使用抽水蓄能技术期间，有关部门及工作人员需随时监督数据，确保储能释放时间及整体利用率等相应指标达到相关范畴内。规划及设计抽水蓄能电站与其他相关设备时，需评估调锋填谷、调频及调相功能的相关开展途径的可执行性，且全面利用活力发电站的相关数据，来确保更完善的机组运行制度。抽水蓄能电站整理利用率把控在70%～80%，依旧有相应的提升空间。所以，该储能技术的创新发展及产品研发过程也会受到整体利用率的影响。

3新型储能技术的应用措施与发展

3.1完善市场运行机制

明确储能技术在市场中的地位，完善市场运行机制，从以下几个方面入手。（1）在新能源领域，明确发电侧配套储能系统的市场主体地位，公平参与电力辅助服务与竞争。（2）建立长效储能市场运行机制，降低市场风险，促使储能产业健康发展。（2）制定合理可行的电价补偿机制，既要符合我国电力体制的改革需要，又要细化补偿机制，获得产业扶持。（2）拓展投资渠道，鼓励多样化交易，提高储能技术的性价比，加快电力系统的转型速度。

3.2加大力度

支持企业探索新型储能在支撑新能源基地规模化外送、缓解电力供应压力、提升新能源就地消纳能力等应用场景中的一体化解决方案，深度挖掘新型储能融合协同价值。对企业探索共享储能商业模式给予适当政策倾斜。做好储能参与各类市场的统筹设计，实现有效衔接，引导独立储能运营商形成多元化的成本疏导和盈利途径。

3.3主动支撑电网稳定技术成为刚性需求

新能源机组基本采用PQ控制，无法进行系统频率的调节，不能满足系统维持稳定的刚性惯量需求。支撑电网稳定技术的研究主要集中在虚拟转动惯量、虚拟同步发电、电压源技术，新的储能技术要能通过一次调频（大扰动、小扰动）和二次调频（AGC）的控制使电力系统更为稳定，在深度调峰方面可以通过削峰填谷来让电网对可调负载的需求，可以使发电设备的利用率显著提升，让电网安全稳定运行。随着分布式新能源增加和渗透率的提高，储能接入点短路容量比SCR越来越低，会造成无法并网或者频繁脱网的情况出现。

结语

综上所述，基于大规模储能技术的新型电力系统综合性能优良，可显著改善我国社会电能供应紧张局面，解决新能源时空分布不均、并网稳定性过差问题，提升电能供应质量。在实践中必须正视其价值功能，从电网侧、用户侧实际运行需求出发，做好负荷预测和宏观规划，遵循“源网荷储”的基本思路，强化不同板块的交互连接，最终实现“源源交互、网荷交互”，为系统调节能力的提升奠定基础。

参考文献

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