中國儲能網(wǎng)訊：儲能可以削減大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)帶來的沖擊，通過能量的吸收和釋放調節(jié)系統(tǒng)輸出，使其維持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，提高系統(tǒng)一次、二次調頻能力，從而增強電力供應的穩(wěn)定性。
目前常見的儲能技術包括容量型的抽水蓄能、鋰離子電池儲能、壓縮空氣儲能、液流電池儲能，功率型的飛輪儲能、超級電容儲能等，各儲能技術特點、適應場景不同。隨著系統(tǒng)需求的不斷細化，單一類型的儲能已難以同時滿足建設周期、配置靈活性、安全性、響應速度、儲能時長、使用壽命、經(jīng)濟效益等方面的要求。
混合儲能系統(tǒng)采用兩種或兩種以上具有不同性能特點的儲能技術組合，以提高儲能系統(tǒng)整體性能，從而滿足不同場景、用戶的細化需求。例如，在目前常見的火儲聯(lián)合調頻場景中，使用的基本都是鋰離子電池儲能。而在實際電廠調頻工作中，5分鐘以內(nèi)的電池調用頻次占比超過80%，這其中包括相當比例的大倍率充放電。鋰離子電池要長期面臨大倍率淺充放電，不僅容量得不到有效利用，頻繁大倍率充放電還會降低電池的使用壽命。
在鋰離子電池儲能中引入功率型儲能單元，如飛輪儲能、超級電容儲能等，有助于減少鋰離子電池頻繁大倍率充放電次數(shù)，提高電池使用壽命，降低熱失控風險。
同時，由于超級電容分擔大量高功率工作，鋰離子電池的容量和功率配置均可有效降低，在提高利用效率的同時也減少了系統(tǒng)投入成本。對于功率型儲能（無論是飛輪還是超級電容），與鋰離子電池相匹配還能克服其能量度低和單位造價高的缺點。
除了火儲聯(lián)合調頻，混合儲能還可以配置于風、光電廠以提高可再生能源發(fā)電利用效率。以風電、光伏為代表的可再生能源發(fā)電具有強烈的波動性和間歇性。大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源，將同時面臨短時波動對用電質量的沖擊和長時間尺度調峰問題，這就需要儲能系統(tǒng)兼具大倍率、快速響應、大容量、高安全性等特性。
通過對混合儲能系統(tǒng)進行設計，可以將不同儲能技術的優(yōu)勢整合，實現(xiàn)性能的飛躍?；旌蟽δ芟到y(tǒng)中的功率單元可以快速響應實現(xiàn)短時波動平抑，容量單元可以實現(xiàn)長時間尺度調峰，從而同時提高可再生能源發(fā)電的可控性和利用效率。
由于混合儲能系統(tǒng)具有巨大的應用潛力，我國已經(jīng)逐漸開始進行混合儲能的項目應用。
2020年7月，“1兆瓦飛輪+4兆瓦鋰電池”混合儲能調頻項目在山西右玉縣老千山風電場建成，成為首個利用飛輪+鋰離子電池混合儲能技術解決新能源一次調頻的應用項目，也證明了混合儲能用于平抑可再生能源發(fā)電波動的可行性。
2023年4月，山西省朔州市8兆瓦“飛輪+鋰離子電池”火儲聯(lián)合調頻項目投運。該項目由4臺飛輪裝置和10組鋰電池儲能組成，可以提供大容量、高頻次的調頻服務。
2023年4月，華能羅源發(fā)電廠完成“5兆瓦超級電容+15兆瓦鋰離子電池”混合儲能完成電網(wǎng)調度聯(lián)合調試并正式投入商業(yè)運行。這是目前世界上最大的超級電容儲能系統(tǒng)。系統(tǒng)參與調頻時，以超級電容為主響應快速波動，鋰電池為輔助作為補充容量支撐，有效提高了儲能系統(tǒng)的綜合性能。
若混合儲能實現(xiàn)大規(guī)模應用，則可以有效提高可再生能源發(fā)電、輸配電設備的利用效率。不過混合儲能系統(tǒng)大規(guī)模應用依然任重道遠，其難題包括部分儲能技術成熟度不足、價格偏高，混合儲能的配置和調用方式有待深入研究等。因此，實現(xiàn)混合儲能系統(tǒng)的大規(guī)模應用可以從以下方面開展工作：
1.進一步發(fā)展各儲能單元，單項儲能技術越成熟，混合儲能系統(tǒng)總體性能越高；
2.進一步確定系統(tǒng)需求，優(yōu)化混合儲能系統(tǒng)配置方式；
3.確立混合儲能系統(tǒng)中不同儲能單元的工作邏輯和調用優(yōu)先級，實現(xiàn)1+1>2的效果；
4.明確儲能在能源系統(tǒng)中的市場地位，明確儲能系統(tǒng)工作目標和盈利機制。
隨著技術的進步，各種儲能技術已經(jīng)達到或接近商業(yè)化水平，將具有不同特點的儲能技術有機組合，有望提高儲能系統(tǒng)整體性能和經(jīng)濟效益。相信這一思路將會在大規(guī)模開發(fā)可再生能源，建設安全、低碳、高效的新能能源結構中扮演重要角色。
作者為北京理工大學化學與化工學院特別副研究員，主要研究方向包括儲能、氫能、新型化學電源等。曾為中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司博士后科研工作站博士后科研人員，獲中國博士后科學基金第2批特別資助。
