1、儲(chǔ)能技術(shù)的種類和占比

【資料圖】

儲(chǔ)能技術(shù)是指利用儲(chǔ)能設(shè)備裝置或物理介質(zhì)將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)的技術(shù)，主要是對(duì)電能的儲(chǔ)存。儲(chǔ)能可分為物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能三大類，細(xì)分下，儲(chǔ)能技術(shù)類型主要有12 種，物理儲(chǔ)能技術(shù)主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等；化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池等；電磁儲(chǔ)能技術(shù)主要包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能等。抽水蓄能和新型儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)維持中占有重要地位。抽水蓄能是傳統(tǒng)的儲(chǔ)能方式，裝機(jī)占比最大，抽水蓄能電站的建設(shè)周期較長(zhǎng)，通常為 6-8 年，需要結(jié)合地理位置選擇地勢(shì)落差大的地方建設(shè)，單站規(guī)模較大，適用于大規(guī)模的系統(tǒng)性電力應(yīng)用；新型儲(chǔ)能中電化學(xué)儲(chǔ)能電站建設(shè)周期較短，一般為 3-6 月，對(duì)地理環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，單站體量大小可供選擇，具有靈活性，新型儲(chǔ)能技術(shù)存在明顯的優(yōu)勢(shì)。

截至 2022 年底，全球累計(jì)已投運(yùn)電力儲(chǔ)能 237.2GW，年增長(zhǎng)率 15%；其中，抽水蓄能總裝機(jī)占比最高，達(dá) 79.30%；新型儲(chǔ)能中以鋰離子電池為主，占比 94.4%。新增投運(yùn)電力儲(chǔ)能 30.7GW，同比+98%；其中，抽水蓄能新增 10.3GW，新型儲(chǔ)能 20.4GW。在全球發(fā)展清潔能源的共識(shí)下，新型儲(chǔ)能的市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，2018 年實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，自 2019 年起保持平穩(wěn)性增長(zhǎng)，截至 2022 年底，全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)45.7GW，新增 20.4GW，年增長(zhǎng)率 80.4%。

截至 2022 年底，我國(guó)累計(jì)已投運(yùn)電力儲(chǔ)能 59.8GW，年增長(zhǎng)率 38%；其中，抽水蓄能總裝機(jī)占比最高，達(dá) 77.10%；新型儲(chǔ)能中以鋰離子電池為主，占比 94.0%。新增投運(yùn)電力儲(chǔ)能 16.5GW，同比+114%；其中，抽水蓄能新增 9.1GW。

中國(guó)的新型儲(chǔ)能行業(yè)保持高速發(fā)展，截至 2022 年底，中國(guó)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)13.1GW，新增 7.4GW，年增長(zhǎng)率 128%，新增規(guī)模創(chuàng)歷史新高，市場(chǎng)規(guī)模不斷壯大。

我國(guó)的儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)入到發(fā)展的新階段，截至 2022 年底， 24 個(gè)省市明確了“十四五”新型儲(chǔ)能規(guī)?？傆?jì) 64.85GW 的建設(shè)目標(biāo)；國(guó)家能源局在《2023 年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出，2023 年繼續(xù)推動(dòng)能源的清潔化建設(shè)，擴(kuò)大風(fēng)電光伏項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)，深入能源結(jié)構(gòu)性改革，明確今年實(shí)現(xiàn)風(fēng)電光伏的發(fā)電量占全社會(huì)總用電量 15.3%的目標(biāo)，預(yù)計(jì)風(fēng)電、光伏裝機(jī)增加 1.6 億千瓦左右。

2、儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的作用

電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)揮作用。近年來(lái)，我國(guó)儲(chǔ)能的市場(chǎng)規(guī)模保持高速增長(zhǎng)。儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中發(fā)電側(cè)、電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。儲(chǔ)能技術(shù)在工業(yè)端通過(guò)調(diào)峰和提高發(fā)電效率，平衡電力供需，調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

受需求、價(jià)格等影響因素的限制，效率最大化利用可持續(xù)性能源的出力，從源頭調(diào)節(jié)頻率，保障電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性能源在并網(wǎng)運(yùn)行中的優(yōu)化。除此之外，用戶也從儲(chǔ)能技術(shù)中受益良多，不僅可以節(jié)省用電開(kāi)支，在電力系統(tǒng)突發(fā)故障時(shí)，電池可及時(shí)為用戶提供備用電源

3、發(fā)電側(cè)

儲(chǔ)能技術(shù)在穩(wěn)定發(fā)電狀態(tài)，增加發(fā)電量方面起著重要的作用。以風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的新能源發(fā)電，當(dāng)缺少儲(chǔ)能系統(tǒng)的參與時(shí)，原始輸出功率存在著間歇性、波動(dòng)性和不可控性，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)異常。而儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)起到平抑新能源發(fā)電功率波動(dòng)的作用，當(dāng)新能源發(fā)電無(wú)法實(shí)時(shí)滿足發(fā)電計(jì)劃時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可彌補(bǔ)實(shí)時(shí)與計(jì)劃的發(fā)電功率差額，促進(jìn)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行能力的提升，解決可持續(xù)性能源的間歇性問(wèn)題。在發(fā)電機(jī)受到干擾時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)可穩(wěn)定輸出狀態(tài)，波動(dòng)幅頻在平抑后大幅降低，保障電力發(fā)電的平穩(wěn)性和連續(xù)性，進(jìn)而通過(guò)新能源發(fā)電的配合，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電量的增加，提高發(fā)電效率。

4、 電源側(cè)

儲(chǔ)能技術(shù)可提高電能質(zhì)量，促進(jìn)調(diào)頻能力的提高。中國(guó)電網(wǎng)有固定頻率，當(dāng)功率輸出與負(fù)荷不一致時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生頻率偏差，我國(guó)偏差允許范圍為±0.2Hz，因此需要調(diào)頻保證在偏差范圍內(nèi)。目前我國(guó)電力市場(chǎng)的主要調(diào)頻方式為火電和水電，其中火電調(diào)頻更為普及，

在調(diào)頻過(guò)程中，頻率的上升和下降均會(huì)對(duì)火電機(jī)組造成損害，且火電調(diào)頻相比于儲(chǔ)能調(diào)頻的響應(yīng)更慢。將火電和儲(chǔ)能調(diào)頻混合，可在 AGC 的指令下協(xié)調(diào)完成一次調(diào)頻，提高整體的調(diào)頻效率。儲(chǔ)能技術(shù)在電源側(cè)保障電壓和頻率的穩(wěn)定，提高電力供應(yīng)質(zhì)量，根據(jù)電能需求特點(diǎn)，調(diào)節(jié)電廠的出力，減少“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象的發(fā)生，從而達(dá)到良好的穩(wěn)定供電效果。

電化學(xué)儲(chǔ)能電站累計(jì)裝機(jī)主要分布在電源側(cè)，截至 2022 年底，電源側(cè)儲(chǔ)能總能量達(dá)6.80GWh，占比 48.40%，同比增長(zhǎng) 131.81%，2022 年新增 3.87GWh，占比 49.24%。電源側(cè)儲(chǔ)能以新能源配儲(chǔ)為主，累計(jì)投運(yùn) 5.50GWh，占比 80.80%，2022 年新增 3.30GWh，占比 85.29%。

5、電網(wǎng)側(cè)

儲(chǔ)能技術(shù)可靈活配置能源供應(yīng)，作為故障發(fā)生時(shí)的應(yīng)急措施。新能源的直接并網(wǎng)運(yùn)行，所帶來(lái)的電能不確定性和隨機(jī)性會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成極大的沖擊，電能的供給與需求會(huì)存在不同步的情況，而接入儲(chǔ)能系統(tǒng)后可為電網(wǎng)提供輔助功能，在電網(wǎng)側(cè)維持供需平衡的調(diào)度，穩(wěn)定系統(tǒng)頻率。保證電能供給的可靠性，自動(dòng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化無(wú)功電壓，防止出現(xiàn)例如風(fēng)電場(chǎng)因瞬間跌落的電壓，造成大面積區(qū)域電網(wǎng)停電現(xiàn)象的發(fā)生。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)提供充足的保障，擴(kuò)大系統(tǒng)在發(fā)生停運(yùn)故障后的恢復(fù)范圍，在關(guān)鍵時(shí)刻調(diào)用電能，優(yōu)化協(xié)調(diào)電網(wǎng)裝置，減緩電網(wǎng)建設(shè)的壓力。截至 2022 年底，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能總能量約 5.44GWh，同比增長(zhǎng) 165.87%，占累計(jì)總裝機(jī)規(guī)模的 38.72%，2022 年新增 3.39GWh，占新增裝機(jī)規(guī)模的 43.13%。電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能以獨(dú)立儲(chǔ)能為主，累計(jì)投運(yùn) 4.86GWh，占比 89.31%，2022 年新增 2.98GWh，占比 87.91%。

6、 用戶側(cè)

儲(chǔ)能技術(shù)在用戶側(cè)多方面的應(yīng)用使其從中受益。儲(chǔ)能裝置在用電低谷時(shí)充電，在用電高峰時(shí)放電，利用高峰和低谷的電價(jià)差，節(jié)省用電費(fèi)用，從中可獲取經(jīng)濟(jì)效益。在用戶側(cè)降低電網(wǎng)系統(tǒng)壓力，削減用戶的基本用電量需求。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局在《關(guān)于實(shí)施農(nóng)村電網(wǎng)鞏固提升工程的指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確提出，到 2050 年，農(nóng)村地區(qū)分布式可再生能源裝機(jī)規(guī)模顯著提升，消納率保持在合理水平。在儲(chǔ)能與分布式能源的結(jié)合下，可增加分布式能源的就地消納率，因地制宜提升農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)電能供應(yīng)的普及性和可靠性，縮小城鄉(xiāng)的供電差距。此外，在電網(wǎng)電力供應(yīng)出現(xiàn)故障時(shí)，儲(chǔ)能裝置還可作為備用電源為用戶提供電能。

截至 2022 年底，用戶側(cè)儲(chǔ)能總能量約 1.81GWh，同比增長(zhǎng) 49.00%，占累計(jì)總裝機(jī)規(guī)模的 12.88%，2022 年新增 0.60GWh，占新增裝機(jī)規(guī)模的 7.63%。用戶側(cè)儲(chǔ)能以工商業(yè)配置儲(chǔ)能為主，累計(jì)投運(yùn) 0.76GWh，占比 41.84%，2022 年新增 0.39GWh，占比 65.55%。

7、電化學(xué)儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)

電化學(xué)儲(chǔ)能是利用化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能的裝置，技術(shù)以鋰離子電池、鉛蓄電池為主。隨著我國(guó)對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的推進(jìn)，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建是重要任務(wù)之一，電化學(xué)儲(chǔ)能在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

電化學(xué)儲(chǔ)能能量密度高、效能轉(zhuǎn)化高，具有可再生性、環(huán)保性等優(yōu)勢(shì)。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在相對(duì)較小體積和重量?jī)?nèi)存下儲(chǔ)存大量能量；可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，在需要時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來(lái)；利用可再生能源儲(chǔ)能，加快實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展；

電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)環(huán)境造成的影響小，幾乎不會(huì)產(chǎn)生污染物。電化學(xué)儲(chǔ)能具有雙向、快速響應(yīng)的特性。在調(diào)頻、緊急功率支撐、可靠供電等領(lǐng)域具備一定的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)采用電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，可以改善電網(wǎng)潮流阻塞的問(wèn)題，從而可避免對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改造或調(diào)峰電源的投資需要。

中國(guó)水利發(fā)電工程學(xué)會(huì)主任裴哲義稱：“電化學(xué)儲(chǔ)能對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)主要體現(xiàn)在低谷時(shí)段，可以利用低谷電進(jìn)行充電，在高峰時(shí)起到調(diào)峰的作用，還可應(yīng)用于新能源電廠，在新能源高峰時(shí)把電能儲(chǔ)存起來(lái)，晚高峰時(shí)把電能釋放出來(lái)?！彪S著不斷深入促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，電化學(xué)儲(chǔ)能將成為我國(guó)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分。

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