中國儲能網訊：儲能可以對電力進行存儲，在需要的時候釋放，能夠有效解決電力在時間和空間上的不平衡。儲能技術的應用貫穿于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電的各個環(huán)節(jié)。
儲能在電力系統(tǒng)中的應用
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儲能在電力系統(tǒng)中的作用
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從技術路線上來看，根據能量轉化介質的差異，儲能方法可分為：物理儲能、化學儲能、熱儲能、電磁儲能等。由于不同的儲能技術工作原理和成熟度存在差異，因此在性能特點、經濟成本和場地要求等方面各有差別。
儲能技術路線對比
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抽水儲能是目前儲能技術中發(fā)展最成熟，應用最為廣泛的。抽水儲能存儲能量大，綜合效率在70%至85%之間。全球累計運行的儲能項目裝機量以抽水蓄能占比最大，約占全球的96%。按照總裝機量，中國成為裝機位列第一的國家，日本和美國次之，三國裝機分別為32.1GW、28.5GW和24.1GW，共占全球裝機總量的50%。根據發(fā)改委規(guī)劃，到2025年，全國抽水蓄能電站總裝機量將達100GW，具備長足增長空間。
電化學儲能由于技術相對成熟，應用空間最為廣泛，隨著持續(xù)投入研發(fā)以及應用領域的擴展，成本還有很大的下行空間，未來有可能成為電力系統(tǒng)儲能最具發(fā)展前景的技術路線。目前電化學儲能中應用較為廣泛的包括鉛酸電池、鉛炭電池、鋰電池、鈉硫電池。與其他儲能技術相比，電化學儲能在設備機動性、響應速度、能量密度和循環(huán)效率上都具有較強競爭力，現(xiàn)階段的短板集中在經濟性方面。隨著研發(fā)水平的提升和規(guī)模經濟優(yōu)勢的顯現(xiàn)，電化學儲能成本具備較大的持續(xù)下行空間。
目前市場上的鉛蓄電池技術以鉛酸電池為主，是最為成熟可靠、成本最低廉的電化學儲能方式。但鉛酸電池能量密度低，循環(huán)壽命短，在儲能設備中并不能發(fā)揮優(yōu)勢。鉛炭電池是將超級電容與鉛酸電池的技術特性相結合的新型電池，鉛炭電池在負極中加入活性炭，有效阻止負極硫酸化現(xiàn)象，從而延長電池壽命。與鉛酸電池相比，鉛炭電池有效延長了電池壽命，大幅提升充放電循環(huán)次數(shù)，循環(huán)次數(shù)是鉛酸電池3倍以上，而成本僅僅增加10%左右，單位使用成本下降，性價比較高。
鋰電池在國內有著廣泛的應用，在儲能領域的應用逐步打開。鋰電池優(yōu)勢主要集中在高能量密度和充放電效率，在國內的示范項目中，鋰電池儲能裝機占據主要規(guī)模。無論是從削峰填谷、平滑波動還是分布式發(fā)電領域，鋰電池的特性都能充分發(fā)揮。與鉛蓄電池相比，鋰電池成本明顯較高。因此，進一步降低鋰電池成本是推廣鋰電池儲能系統(tǒng)的關鍵。新思界產業(yè)研究院發(fā)布的《2017-2020年中國鋰電池市場前景研究報告》中顯示，未來5年鋰電池需求將達200GW，年復合增長率約20%，其中需求增量主要來自新能源汽車動力電池與工業(yè)儲能設備，二者年復合增長率分別為35%和25%。
鈉硫電池在世界范圍內的儲能裝機占據主導地位。鈉硫電池能量密度為鉛酸電池的三倍，瞬時功率高，成本較鋰電池低20%左右。但鈉硫電池需要在300°C的環(huán)境下運行，對安全性要求較高，適合大型電廠儲能。
液流電池能量密度低，跟鉛酸電池相近，需要占用空間大。同時液流電池的工藝較為復雜，由于目前應用范圍較小，國內外的研發(fā)規(guī)模也相對較小，導致了液流電池的成本在各類電池中處于較高位置。未來如果成本出現(xiàn)較大幅度下降，在大型可再生能源電廠中液流電池的優(yōu)勢將會較為顯著。
全球儲能項目裝機主要分布在亞洲、歐洲和北美，其中亞洲主要是中國、日本、印度和韓國，歐洲主要是西班牙、德國、意大利、法國，北美洲主要是美國。全球儲能技術分布中，鈉硫電池的裝機比重最大，鋰離子電池和鉛蓄電池的裝機量位居二、三位。
2012-2016年全球服役儲能裝機容量
下游市場帶動儲能行業(yè)發(fā)展
中國的儲能于2011年起步，近幾年保持著強勁的增長態(tài)勢，截止2014年底，中國儲能的累計裝機規(guī)模為84.4MW，占全球裝機的10%。最近三年的累計裝機規(guī)模保持著30%以上的增長，行業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好。
近年來，在政府對可再生能源的大力扶持，風電和光伏裝機規(guī)模迅速擴大。截至2016年底，我國風電累計裝機容量為1.69億千瓦，光伏累計裝機容量為7742萬千瓦。據國家能源局中期規(guī)劃，“十三五”期間我國風電裝機目標為250GW，光伏裝機目標為150GW，未來五年年復合增長率分別為11.5%和28.3%。《中國能源展望2030》在此基礎上提出了到2030年光伏、風電裝機分別再增加200GW的中期目標，可再生能源發(fā)電規(guī)模將持續(xù)擴大。與此同時，可再生能源的間歇波動特性嚴重制約了其并網能力，導致我國棄風、棄光、限電等現(xiàn)象屢見不鮮。2016年，全年棄風電量497億千瓦時，棄光電量70.42億千瓦時。
可再生能源消納難的問題難以解決，對配置儲能的需求就日益強烈。，配置儲能系統(tǒng)可以解決可再生能源發(fā)電的隨機性和波動性，經過儲能系統(tǒng)平滑之后輸出電力，減少對電網穩(wěn)定性的沖擊，為大規(guī)模并網創(chuàng)造條件。此外，儲能可以緩解可再生能源的輸出壓力，提高設備利用率。
分布式發(fā)電儲能可以實現(xiàn)在需求側對電能分配進行優(yōu)化和對微網負荷的調節(jié)，提高微網系統(tǒng)的經濟效益。分布式發(fā)電配套儲能可以解決用電高峰與發(fā)電高峰不匹配的情況，充分發(fā)揮靈活與快速響應的能力，實現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。
新能源汽車的大力推廣也帶來了大量的潛在儲能電池供給。2016年新能源汽車生產51.7萬輛，銷售50.7萬輛，比上年同期分別增長51.7%和53%。電動汽車電池壽命一般為10-15年，之后電池仍然能夠保留70%左右的初始能量。這部分電池可以用于儲能系統(tǒng)進行二次利用，能夠有效降低儲能電池的成本。
