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储能电池技术多元化发展探讨

2018年10月11日 21:54来源:未知手机版

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洁能+储能+智能 是能源互联网的发展方向,未来清洁能源和智慧能源的发展离不开储能的环节。2017年是中国储能元年,《关于促进储能技术与产业发展指导意见》的出台,标志着储能春天的来临。尽管初春的气候乍暖还寒,但储能产业已经开始萌芽、开花。储能项目尤其是储能电池项目,在发电侧、电网侧、用户侧、微电网、通信储能、应急电源等领域,目前正如雨后春笋般地快速涌现,储能的春天已经到来。

储能技术包括物理储能(抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、海水储能、超导储能)、化学储能(储氢、储碳)、电化学储能(电池储能、超级电容储能)和储热蓄冷等四大类型。在各类储能技术中,电池储能是发展最快、最受关注的储能技术方向。截至2017年底,全球电池储能项目总计投运1210.3 MW,累计规模首次步入GW时代。

 

一、储能电池应用场景

(1)可再生能源并网

可再生能源发电的间隙性和易变性,以及渗透率的不断提高,对现有电网系统的正常运行和调度提出了严峻的挑战。近年来,为了尽可能利用更多的可再生能源和提高电网运行的可靠性和效率,各种储能技术研究及工程示范项目得以快速发展。大容量电池储能技术应用于风电、光伏发电,能够平滑功率输出波动,降低其对电力系统的冲击,提高电站的跟踪计划出力的能力,为可再生能源电站的建设和运行提供备用能源。

(2)电网辅助服务

电网辅助服务分为容量型和功率型服务,容量型服务如电网调峰、加载跟随和黑启动等,储能规模需达到一定体量,一般1~500 MW之间,放电时间大于1小时;功率型服务如调频辅助和电压支持,需要电池在短时间内(分钟级别)有较大的功率或电压输出。储能电池技术在提高电网调频能力方面,可以减小因频繁切换而造成传统调频电源的损耗;在提升电网调峰能力方面,根据电源和负荷的变化情况,储能系统可以及时可靠地响应调度指令,并根据指令改变其出力水平。

(3)电网输配

储能电池系统可以改善配电质量和可靠性。当配网出现故障时,可以作为备用电源持续为用户供电;在改善电能质量方面,作为系统可控电源对配电网的电能质量进行治理,消除电压暂降、谐波等问题,同时降低主干网络扩容投入,节约扩容资金。

(4)分布式及微网

微电网系统要求配备储能装置,并要求储能装置能够做到以下几点:1)在离网且分布式电源无法供电的情况下提供短时不间断供电;2)能够满足微网调峰需求;3)能够改善微网电能质量;4)能够完成微网系统黑启动;5)平衡间歇性、波动性电源的输出,对电负荷和热负荷进行有效控制。储能电池系统具有动态吸收能量并适时释放的特点,作为微电网必要的能量缓冲环节,它可以改善电能质量、稳定组网运行、优化系统配置、保证微电网安全稳定运行。

(5)用户侧

用户侧储能主要包括工商业削峰填谷及需求侧响应。电池结合电力电子技术能够为用户提供可靠的电源,改善电能质量;并利用峰谷电价的差价,为用户节省开支。

(6)电动汽车VEG模式的供能系统

新能源汽车产业的发展必须与储能产业协同发展。为了满足未来电动汽车安全快充的需求,有必要建立类似加油站的分布式能量站,能量站安装有低成本、长寿命的兆瓦级储能电池,可从电网充电储存电量后,给电动汽车快速充电;同时,能量站还能够与电网互动,用于电力调峰或调频。

二、储能电池的类型

储能应用场景的复杂性决定了储能电池技术的多元化发展方向。针对特定场景选择合适的储能电池技术进行应用将是未来很长时间内储能市场的主旋律,未来新型储能电池技术的研发方向也应遵循这一规律,针对特定场景放大其优点以获得未来商业化应用的可能。

表征储能电池的性能有许多特征参数,其中最为重要的是电池的功率特性和容量特性。因此,可以根据不同储能应用场景对于电池功率容量比值(W:Wh,简称C)的不同要求,大致将储能电池分为三种类型:容量型( 0.5C)、能量型( 1C)和功率型( 2C)。比值越大,代表电池的功率密度越高,但容量密度会低一些,单位容量的价格会更高些。

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