儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用狀況

關(guān)于儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和價值分析

近幾年太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中比例逐漸增加，給現(xiàn)有電網(wǎng)的安全運行和高效調(diào)度帶來了新的挑戰(zhàn)，智能電網(wǎng)則成為推動新能源發(fā)展及保障電網(wǎng)安全的重要載體。儲能技術(shù)尤其大規(guī)模儲能技術(shù)是智能電網(wǎng)在發(fā)電、輸電、配電、用電四大環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)電能質(zhì)量、優(yōu)化能源效率等主要目標(biāo)的實現(xiàn)手段，逐漸成為構(gòu)建智能電網(wǎng)不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。(見表2)

可以看出，儲能在整個電力系統(tǒng)中的作用體現(xiàn)在“調(diào)劑、優(yōu)化、提高、保障”，即調(diào)劑全系統(tǒng)內(nèi)電能的高效和靈活分配，優(yōu)化全系統(tǒng)設(shè)備的資源配置和利用、提高全系統(tǒng)的運行效率和電能質(zhì)量、保障全系統(tǒng)穩(wěn)定和安全運行。其中儲能的必要性體現(xiàn)在保障電網(wǎng)安全，實現(xiàn)全系統(tǒng)的能量管理，接納可再生能源;經(jīng)濟性體現(xiàn)在優(yōu)化設(shè)備的配置、提高全網(wǎng)的效率;技術(shù)先進性體現(xiàn)在相比于傳統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用設(shè)備來說其快速、準(zhǔn)確的響應(yīng)性和高效率等方面的突出優(yōu)勢。

當(dāng)前，儲能在電力系統(tǒng)的細分領(lǐng)域應(yīng)用主要包括可再生能源接入儲能、電網(wǎng)調(diào)峰/調(diào)頻儲能、配電側(cè)分布式儲能和用戶側(cè)分布式微網(wǎng)儲能幾種，儲能在這些應(yīng)用中具有直接和間接經(jīng)濟價值。(見表3)

綜上，投資者(發(fā)電公司、電網(wǎng)運營商、用戶側(cè))衡量儲能的價值除考慮各個應(yīng)用模式下的直接收益外，更多的要衡量儲能對全系統(tǒng)內(nèi)的綜合性價值，包括設(shè)備投資減少、運營費用降低、發(fā)電/用電效率的提高等，另外開放的電力交易也會增大儲能的市場競爭力。通過已運行的儲能示范項目積累，建立不同模式下系統(tǒng)經(jīng)濟模型，通過產(chǎn)業(yè)政策全局把握，推動儲能行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)于化學(xué)儲能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，全球在電力系統(tǒng)中運行的儲能設(shè)備總裝機容量達到127GW，其中99%的儲能設(shè)備為抽水蓄能技術(shù)，化學(xué)儲能技術(shù)總裝機容量約520MW，其中鈉硫電池304MW、鋰電池116MW、液流電池20MW、鉛酸電池(包括鉛炭電池)80MW。

鈉硫電池是目前裝機規(guī)模最大的化學(xué)儲能技術(shù)，主要應(yīng)用于配電網(wǎng)的分布式儲能，延緩負荷增長時對配網(wǎng)設(shè)備和線路擴容升級的投資。鋰電池和液流電池近些年技術(shù)發(fā)展很快，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸增多。鋰電池的主流技術(shù)包括碳酸鋰、磷酸鋰鐵、聚合物鋰電池和錳酸鋰電池等，偏重于電力系統(tǒng)的功率型應(yīng)用，包括調(diào)頻、調(diào)壓及波動控制等。液流電池中技術(shù)最成熟的是全釩液流儲能電池，也有研究機構(gòu)在研究鐵鉻液流電池。主要是電力系統(tǒng)的能量型應(yīng)用，包括提高可再生能源發(fā)電效率、電網(wǎng)調(diào)峰和分布式儲能等。鉛炭電池目前主要用于提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量。(見表4)

美國、日本、歐洲和中國的電力系統(tǒng)中化學(xué)儲能的應(yīng)用處于領(lǐng)先水平。日本是高度城市化的國家，用電峰谷負荷差異大，電網(wǎng)用于擴容的投資巨大，儲能的作用是提高電網(wǎng)的利用效率、延緩擴容升級投資以及家用備用電源等;美國的電力交易商業(yè)化市場程度較高，儲能的應(yīng)用主要是針對分布式微網(wǎng)及電力調(diào)頻應(yīng)用。中國和歐洲的可再生能源發(fā)展迅速，儲能主要作用是加強現(xiàn)有電網(wǎng)接納可再生能源的能力。

液流電池、鋰電池和鈉硫電池等化學(xué)儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都有所應(yīng)用，并逐漸體現(xiàn)其綜合價值，項目的數(shù)量和規(guī)模逐年增加。美國、中國、日本、歐洲由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同，對儲能應(yīng)用的側(cè)重點有所差異。更多應(yīng)用項目的實施會引導(dǎo)和推進技術(shù)的完善以及市場的商業(yè)化。