在“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)下，我國能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變革，光伏、風(fēng)電等新能源得到了快速的發(fā)展。同時(shí)因風(fēng)電、光伏“看天吃飯”的特性，兩者發(fā)電受自然條件的影響大，具有隨機(jī)性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，容易引發(fā)電網(wǎng)波動(dòng)，造成安全風(fēng)險(xiǎn)。為提高新能源接入電網(wǎng)的安全性，儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、建設(shè)新型能源體系、促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，碰撞出了一個(gè)新的萬億藍(lán)海市場(chǎng)。本文將介紹儲(chǔ)能的基礎(chǔ)知識(shí)，包括定義、分類、組成以及應(yīng)用領(lǐng)域。
儲(chǔ)能定義
儲(chǔ)能廣義定義：通過介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲(chǔ)起來在需要時(shí)再釋放的過程。
儲(chǔ)能狹義定義：現(xiàn)在普遍理解的儲(chǔ)能是電儲(chǔ)能，是指將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量(如動(dòng)能、勢(shì)能、化學(xué)能等)儲(chǔ)存至儲(chǔ)能裝置，并在需要時(shí)再釋放成電能。
新型儲(chǔ)能：指除抽水蓄能以外的儲(chǔ)能形式，其可以改變電力系統(tǒng)即發(fā)即用的傳統(tǒng)運(yùn)營方式提高系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力。目前常見的新型儲(chǔ)能形式有電儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等。
儲(chǔ)能的分類
儲(chǔ)能技術(shù)類型眾多，圍繞物理、化學(xué)、電磁等多個(gè)路徑有數(shù)以百計(jì)的儲(chǔ)能方式。這里主要盤點(diǎn)目前大家提及較多、已經(jīng)能夠商業(yè)化的儲(chǔ)能技術(shù)。
機(jī)械類儲(chǔ)能
機(jī)械物理類儲(chǔ)能的應(yīng)用形式有抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能。目前最成熟的大規(guī)模儲(chǔ)能方式是抽水蓄能，其基本原理是電網(wǎng)低谷時(shí)利用過剩電力，將作為液態(tài)能量媒體的水從低標(biāo)高的水庫抽到高標(biāo)高的水庫，電網(wǎng)峰荷時(shí)高時(shí)，把高水庫中的水回流到下水庫推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
電氣類儲(chǔ)能
電氣類儲(chǔ)能的應(yīng)用形式有超級(jí)電容器儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能。其中，超導(dǎo)儲(chǔ)能是利用超導(dǎo)體的電阻為零特性制成的儲(chǔ)存電能的裝置，其不僅可以在超導(dǎo)體電感線圈內(nèi)無損耗地儲(chǔ)存電能，還可以通過電力電子換流器與外部系統(tǒng)快速交換有功和無功功率，用于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善供電品質(zhì)。
電化學(xué)類儲(chǔ)能
電化學(xué)類儲(chǔ)能主要包括各種電化學(xué)電池，有鋰離子電池(包含三元鋰電池、磷酸鐵鋰離子電池、錳酸鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池等)、鈉硫電池和液流電池、鉛酸電池、鉛碳電池等。這些電池多數(shù)技術(shù)上比較成熟，近年來成為關(guān)注的重點(diǎn)，并有許多實(shí)際應(yīng)用。
熱儲(chǔ)能
熱儲(chǔ)能有許多不同的技術(shù)，如熔融鹽儲(chǔ)能，其可進(jìn)一步分為顯熱儲(chǔ)存和潛熱儲(chǔ)存等。在一個(gè)熱儲(chǔ)能系統(tǒng)中，熱能被儲(chǔ)存在隔熱容器的媒質(zhì)中，以后需要時(shí)可以轉(zhuǎn)化回電能，也可直接利用而不再轉(zhuǎn)化回電能。
化學(xué)類儲(chǔ)能
化學(xué)類儲(chǔ)能主要是指利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體。利用待棄掉的風(fēng)電制氫，通過電解水將水分解為氫氣和氧氣，從而獲得氫，以后可直接用氫作為能量的載體，再將氫與二氧化碳反應(yīng)成為合成天然氣(甲烷)，以合成天然氣作為另一種二次能量載體。
儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景
從應(yīng)用層面來看,中國新型儲(chǔ)能主要應(yīng)用場(chǎng)景集中在發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)、用戶側(cè)三側(cè)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立儲(chǔ)能站、多能互補(bǔ)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化等各種場(chǎng)景的規(guī)?；瘧?yīng)用。
發(fā)電側(cè)應(yīng)用
發(fā)電側(cè)應(yīng)用主要集中在提升新能源消納，同時(shí)柔化新能源發(fā)電曲線，降低間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性電源對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
輸配電側(cè)應(yīng)用
輸配電側(cè)可細(xì)分為輸電側(cè)和配電測(cè)兩個(gè)方面，在輸電側(cè)配儲(chǔ)有助于提高電網(wǎng)系統(tǒng)效率，移峰填谷、降低電源側(cè)旋轉(zhuǎn)備用與調(diào)頻，同時(shí)可以平衡當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)峰谷，作為局部地區(qū)調(diào)頻資源統(tǒng)一調(diào)度。在配電側(cè)配儲(chǔ)則可以組建風(fēng)光儲(chǔ)充等微電網(wǎng)系統(tǒng)，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，持電壓、頻率在合理范圍,隔離電網(wǎng)沖擊。
用戶側(cè)應(yīng)用
用戶側(cè)配儲(chǔ)則可以削峰填谷，減少電費(fèi)，平滑負(fù)荷曲線，降低容量電費(fèi)用，并提供應(yīng)急保電，時(shí)域性負(fù)荷臨時(shí)供電等功能。
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本構(gòu)成
隨著電池技術(shù)的飛速進(jìn)步和成本不斷下降，電化學(xué)儲(chǔ)能是目前市場(chǎng)上關(guān)注度最高的儲(chǔ)能技術(shù)，占比不斷提升，成為電力儲(chǔ)能市場(chǎng)增長的主要來源。系統(tǒng)主要由儲(chǔ)能電池、電池管理系統(tǒng)(BMS)、儲(chǔ)能變流器(PCS)、能量控制系統(tǒng)(EMS)以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成組成。
△大型集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
電池管理系統(tǒng)(BMS)
電池管理系統(tǒng)(BMS)是儲(chǔ)能系統(tǒng)的大腦，作為連接電芯和儲(chǔ)能系統(tǒng)/儲(chǔ)能電站的紐帶，可實(shí)現(xiàn)智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元，主要負(fù)責(zé)電池健康檢測(cè)、評(píng)估及保護(hù)，保證電芯在更安全舒適的環(huán)境下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電池一致性動(dòng)態(tài)維護(hù)及環(huán)境溫度精準(zhǔn)調(diào)控。
儲(chǔ)能變流器(PCS)
儲(chǔ)能變流器(PCS)是儲(chǔ)能系統(tǒng)核心零部件，處于蓄電池組和電網(wǎng)之間，實(shí)現(xiàn)電能的雙向轉(zhuǎn)換，放電時(shí)可以將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸斔徒o電網(wǎng)，充電時(shí)可以將電網(wǎng)的交流電整流為直流電實(shí)現(xiàn)充電?，F(xiàn)行市場(chǎng)上PCS產(chǎn)品可分為單相PCS和三相PCS，在裝置組成、系統(tǒng)電壓等方面均有所區(qū)別。
能量控制系統(tǒng)(EMS)
能量控制系統(tǒng)(EMS)作為負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制電池存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的能量流，EMS協(xié)調(diào)BMS、PCS和其他組件的工作。通過收集和分析能源數(shù)據(jù)，智能運(yùn)行策略，將智能優(yōu)化各自場(chǎng)景策略選擇和切換，并可實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)區(qū)塊鏈靈活、自主、安全的能源交易，可以有效地管理系統(tǒng)的電力資源。
