1.電池儲能技術(shù)的原理

儲能技術(shù)是指通過物理或化學(xué)等方法實現(xiàn)對電能的儲存，并在需要時進(jìn)行釋放的一系列相關(guān)技術(shù)。一般而言，根據(jù)儲存能量的方式不同可將其分類為機械儲能、電磁儲能及電化學(xué)儲能。機械儲能又可劃分為抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能。電磁儲能主要包括超導(dǎo)磁儲能和超級電容器儲能。電化學(xué)儲能的方式是將電能以化學(xué)能形式進(jìn)行儲存和釋放。目前的電化學(xué)儲能主要包括電池和電化學(xué)電容器的裝置實現(xiàn)儲能，常用的電池有鉛酸電池、鉛炭電池、鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池等。電化學(xué)儲能技術(shù)具有高效率、應(yīng)用靈活性、響應(yīng)速度快等優(yōu)點逐漸在電力儲能市場占有越來越重要的地位。

2.電池儲能技術(shù)的特點及主要用途

為促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，實現(xiàn)清潔低碳發(fā)展，近年來，我國大力發(fā)展清潔能源，風(fēng)電、光伏實現(xiàn)跨越式大發(fā)展，新能源裝機容量占比日益提高。然而，在清潔能源高速發(fā)展的同時，波動性、間歇式新能源的并網(wǎng)給電網(wǎng)從調(diào)控運行，安全控制等諸多方面帶來了不利影響，極大地限制了清潔能源的有效利用。電池儲能電站可與分布/集中式新能源發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用，是解決新能源發(fā)電并網(wǎng)問題的有效途徑之一，將隨著新能源發(fā)電規(guī)模的日益增大以及電池儲能技術(shù)的不斷發(fā)展，成為支撐我國清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略的重大關(guān)鍵技術(shù)。

電池儲能作為電能存儲的重要方式，具有功率和能量可根據(jù)不同應(yīng)用需求靈活配置，響應(yīng)速度快，不受地理資源等外部條件的限制，適合大規(guī)模應(yīng)用和批量化生產(chǎn)等優(yōu)勢，使得電池儲能在配合集中/分布式新能源并網(wǎng)，電網(wǎng)運行輔助等方面具有不可替代的地位。

大規(guī)模電池儲能電站在發(fā)電側(cè)，可作為獨立電站參與電網(wǎng)調(diào)頻/調(diào)壓、提供備用、削峰填谷，同時也可與可再生能源發(fā)電配合提高可再生能源上網(wǎng)電量; 在輸電側(cè)可作為輸電網(wǎng)投資升級替代方案，延緩電網(wǎng)升級，并為電網(wǎng)提供二次調(diào)頻服務(wù); 在配電側(cè)可延緩配電網(wǎng)的升級改造，提高配電網(wǎng)運行的安全性與經(jīng)濟性并提升接納分布式電源的能力; 在用戶側(cè)可通過峰谷價差進(jìn)行價格套利、參與需求側(cè)響應(yīng)獲取收益。

3.國內(nèi)外電池儲能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，世界各國都投入了大量的人力、物力進(jìn)行大規(guī)模電池儲能技術(shù)的研究。近年來， 國內(nèi)外連續(xù)建成大量規(guī)?；碾姵貎δ茈娬尽Ｒ悦绹鵀榇淼奈鞣絿医陙韺τ诖笠?guī)模電池儲能電站建設(shè)的投入巨大，美國在加利福尼亞、賓夕法尼亞等州建立了大量不同儲能形式的儲能電站， 其應(yīng)用涵蓋發(fā)電、輔助服務(wù)、輸配電、用戶端、分布式發(fā)電與微電子工業(yè)網(wǎng)、大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)等領(lǐng)域，且對不同儲能電站的功能和作用進(jìn)行了分類和界定，為全世界大規(guī)模儲能電站的發(fā)展指明了方向。

國內(nèi)基于大規(guī)模電池儲能技術(shù)也開展了大量研究工作，在大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電基地、輸配電及用戶側(cè)以及分布式發(fā)電與微電網(wǎng)等領(lǐng)域，已建成了多項示范工程，并開展了儲能系統(tǒng)容量配置、控制策略等多項研究工作，取得了許多研究成果。

國家風(fēng)光儲輸示范工程是以“電網(wǎng)友好型”新能源發(fā)電為目標(biāo)，是目前世界上規(guī)模最大，且集風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲能及輸電工程四位一體的可再生能源綜合示范工程。其中， 一期工程建設(shè)風(fēng)電98.5MW、光伏發(fā)電40MW和儲能裝置20MW(包括14MW/63MWh 鋰離子電池和2MW/8MWh全釩液流電池)，并配套建設(shè)220kV智能變電站一座。通過大規(guī)模儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對多種儲能設(shè)備的協(xié)調(diào)控制和能量管理，具備平抑可再生電源出力波動、輔助可再生電源按計劃曲線出力及調(diào)峰填谷等各項功能。

示范工程儲能電站(一期)設(shè)計總裝機容量為20MW，總儲存電量95MWh，目前已經(jīng)安裝磷酸鐵鋰儲能裝置14MW(共63MWh)和液流儲能裝置2MW(8MWh)。通過大規(guī)模電池儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)十兆瓦級多類型電池儲能電站的系統(tǒng)集成、統(tǒng)一調(diào)度及工程應(yīng)用，解決了電池儲能電站協(xié)調(diào)控制及能量管理關(guān)鍵問題，實現(xiàn)了平滑風(fēng)光功率輸出、跟蹤計劃發(fā)電、參與系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷等高級應(yīng)用功能，提高了風(fēng)/光伏電站發(fā)電的可預(yù)測性、可控性及可調(diào)度性。

基于儲能電站的上層能量管理策略可實現(xiàn)風(fēng)光儲出力互補，從而達(dá)到風(fēng)光儲聯(lián)合出力波動率滿足小于7%的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，跟蹤發(fā)電計劃滿足誤差小于3%的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)。

4.未來電池儲能電站的應(yīng)用前景

未來大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用需要從以下幾個方面重點開展一些工作：

(1)從大規(guī)模儲能電池的設(shè)計、集成、安裝、運行、監(jiān)控等生產(chǎn)運行全過程，充分重視電池的安全問題，提出不同類型儲能系統(tǒng)的安全邊界，對可能出現(xiàn)的電池過熱、變形、燃燒、電解液泄露等安全隱患設(shè)計具有充分可靠性的安全措施，避免安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。

(2)充分考慮大規(guī)模/超大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)數(shù)量龐大的儲能單元及其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，提出站域集中管理與子系統(tǒng)分區(qū)自治相結(jié)合的大規(guī)模/超大規(guī)模電池儲能電站優(yōu)化控制架構(gòu)，從根本上解決各儲能單元差異性與應(yīng)用目標(biāo)統(tǒng)一性之間的矛盾，全面提升電池儲能系統(tǒng)的綜合管控能力。

(3)有效利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等方法，兼顧歷史和實時運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電池儲能系統(tǒng)實時運行狀態(tài)診斷與分析，性能衰減與安全預(yù)警等，確保大規(guī)模集中/分布式電池儲能電站安全、穩(wěn)定、可靠運行。

(4)針對大規(guī)模集中/分布式電池儲能電站與集中/分布式新能源發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用場景，考慮智能化運行調(diào)度、安全穩(wěn)定控制、全壽命周期管理、多目標(biāo)控制管理、運行效益最優(yōu)等多方面需求，提出不同集成架構(gòu)下的電池儲能電站多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化控制方法，破解不同形式電池儲能系統(tǒng)能量管理與科學(xué)控制的難題。

(5)考慮大規(guī)模集中/分布式電池儲能系統(tǒng)可能由不同種類、不同壽命階段的電池儲能單元/梯次利用動力電池儲能單元等混合集成，研究并揭示上述多類型電池儲能電站中不同類型儲能單元健康狀態(tài)、性能衰減、充放電倍率的差異特性，分析各電池單元動態(tài)連接后的充放電特性，提出針對不同類型電池儲能系統(tǒng)的動態(tài)、智能、差異化的充放電控制方法，解決電池優(yōu)化管理難題。

(6)從電池儲能模塊級、裝置級和系統(tǒng)級等不同層面，研究不同類型大容量電池儲能技術(shù)的充放電特性、工況適用性、安全性及經(jīng)濟性評估方法，掌握先進(jìn)大容量儲能技術(shù)經(jīng)濟性的量化分析與綜合評估方法，支撐電池儲能技術(shù)的深入研究和工程化應(yīng)用。

更多內(nèi)容請點擊上方訂閱按鈕關(guān)注【美泰儲能網(wǎng)】

儲行業(yè)資訊，傳未來之能！