新能源发电系统中储能技术现状与分析 附储能与共享储能商业化现状分析及建议.docx

新能源发电系统中储能技术现状与分析摘要：当前，全球气候变暖、大气污染、酸雨蔓延、水体污染、臭氧层破坏、固体废物污染等环境问题日益严重，这对国际能源形势的改变产生了较为深进的影响。新能源异军突起，由于其具有清洁低碳、资源丰富、分布广泛等优点，目前已成为各国能源LI又展的主流方向。但新能源发电系统间歇性大和可控性差等问题，也一直严重制约其发展。在改善新能源发电系统输出稳定性的过程中，储能技术得到较大规模的应用，进而也获得了重要的发展契机。关键词：新能源发电;储能技术;应用优化1 .储能技术现状及优缺点目前，在新能源发电系统中常见的储能技术主要有化学储能技术、磁场储能技术、电场储能技术以及机械储能技术等。其中，化学储能技术以锂离子电池、铅酸蓄电池为主，液流、钠硫、银氢电池等技术的研究也取得了极大的突破。磁场储能技术主要是指超导储能。电场储能技术主要包括电解电容储能和超级电容储能。机械储能技术则以抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等为代表。2 .国内储能技术发展现状我国在抽水蓄能这一传统储能技术中，拥有较大优势，按照总装机容量来看,我国以32.0GW位列全球第一，日本和美国次之。但我国在新型储能技术领域，和其他发达国家相比，起步较晚，目前仍处于积极探索和建设示范工程的初级阶段。根据美国能源部于2016年8月16日更新的全球储能数据显示，我国储能项目累计装机总容量达到32.1GW,其中抽水蓄能装机容量就高达32.0GW,电化学储能和热储能装机容量均为0.05GW,其余储能项目数据未统计。所以，我国在新型储能技术方面是劣势的。为改善这一问题，我国政府部门也制订了一系列的优惠政策，包括降低税收、提高补贴、减少审批流程、鼓励科研立项等措施，尤其是在“十三五，规划的百大工程项目中，就有多个与储能技术相关的项目。3 .现阶段新能源电力系统中对储能技术的应用3.1 电化学储能分析对于化学储能而言，通过和其他相关储能设备进行比较可知，机动性相对来说比较好，并且在一定程度上具有着相对来说比较快的反应速度，能力比较高等,再加上循环效率上也是较为独特的。所以在大多数化学装置中都能获得比较好的应用。通过研究重点领域中化学技术，合理的运用锂电池以及铅炭电池，对化学储能的应用性进行不断的提高。现阶段由于我国化学储能占的比例不是很高，大部分技术都是由国外部分公司进行垄断的，因此会下降锂电池成本，进一步加强化学储能中的商业潜力。3.2 太阳能系统中的应用对于太阳系统而言，主要分为两个方面，一方面是光伏系统;另外一方面是光热系统。这两个系统能够把太阳辐射直接有效的转变为电能。光热技术能进一步将太阳当成发热源，通过供冷和制热对光热发电进行积极的开展，在供暖和加工发电等以及能够和化学染料等相关反应能促进化学燃料在发电中的效率。在一定程度上调节太阳能，保证其无论在时间上，或者是空间都可以实现相互平衡，保证其长期和短期应用能力得到提升，然而这种方式并不能够对用户自身所有需求给与满足，但是通过采取间接性的供电方式，就能符合用户的实际需求。3.3 物理储能物理储能的优点是大规模、低成本和周期长，能够为大规模大发电系统提供长期的电力支撑。物理储能方式主要利用空间中的的天然资源，具有绿色环保和持续的特点。但其缺点就在于建设的需求众多，必须准备专门的场地且有地理条件需求。常用的物理储能方式有三种：抽水储能、空气压缩和飞轮储能。抽水储能的能量转换率较高，储能容量大且运行费用低，需要在海水环境中进行运作。由于抽水储能的运营方式灵活和供应稳定，抽水储能不仅是一种基本的发电方式，还是备用电力的主要组成部分。空气压缩储能的安全系数非常高，在解决大规模发电项目的平滑输出问题方面效果显著，但空气压缩储能的场地对地质条件有着特殊的要求。在空气压缩储能工作过程中，首先需要进行储能步骤。储能工作就是压缩机利用风电机组多余的风电进行基本运作，进行空气的压缩和降温工作。进行压缩和降温处理后的空气需存放在废旧或新建的油气矿井中，以备释能工作使用。其后，释能工作使用升温装置将高压空气升温，借助升温的气体来进行燃烧室物质的助燃，燃烧后的气体则会推动燃气轮机，最终由燃气轮机来带动发电机进行最后的发电工作。飞轮储能的主要运作方式与空气压缩储能相似，分为储能和释能两个部分。其主要电力获取方式是将飞轮旋转的机械能转化为可用的电能，具有清洁高效和能量获取迅速的特点。4 .当前储能系统优化配置和控制的有效策略4.1 系统组成结构分析目前我国通过对多种储能技术的研究分析，实现了电力系统运行效率的提高。多种储能技术不仅可以促进大体积、功率较高和密度较高的系统进行综合并网处理，还可以控制整个储存单元的高密度。因此该技术在很多的电力系统中被广泛地使用。同时，还要对超级电容装置实施高效的运用，实现改善电能质量的目的，保证风电场功率在提高的基础上，调整太阳能的电厂生产功率。另外，在环路设计的技术下，电能质量的合理控制还可以结合光伏发电系统的有效支持，然后保证混合储能系统的安全与稳定性。再对功率进行定型分析，实现系统在固定的使用年限内电池储能系统的优化处理。4.2 储能吸引要确保优化的配置针对于我国当前的储能系统来讲，在实现优化配置的过程中还要注重高质量以及电能的稳定性，从而提高整个功率在波动的过程中保持平稳性，然后充分的结合经济与技术的要求，实现内部容量的不断提高。为电能的储存提供很大的帮助。在新能源的开发过程中还要结合运行的特点，实施曲线的分析，完善电力系统的优化设计，最终让新能源的电力系统更加的科学与完善。4.3 储能系统控制策略针对于电力系统的储能技术来讲，其配置需要不断的完善。因此要结合科学有效的分析进行问题以及漏洞的补缺，从而提高储能技术的应用效果与科学性。同畴，储能技术逐渐成为整个电力系统的重要核心，实现电力市场发展过程中的要求与市场需求的满足。在对储能系统进行功率提高的基础上还要加强放电强等相关的特点，保证并网变流器设计效果的提高，合理的控制其功率。最终满足实际的输出输入要求，完成储能系统的多项功能。另外，在电网稳定性方面也会起到提升的作用，还可以控制储能装置，进而提高系统中内部的自控能力。结合多项的管理工作，全面地提高电网运行系统自身的控制管理效果，为我国新能源电力系统中储能技术的合理应用提供重要的基础保障。总结通过对上述的内容分析得出，我国现阶段应该全面加强应用以及创新方面的研发，这样能促进能源稳定性，还能促进电能质量的进一步提高，对功率波动问题进行科学处理，与此同时结合多种并网技术的运用，就能推动新能源电力吸引实现规模化发展。参考文献：1李兴，李鑫，李洛.储能在新能源发电系统发电侧的应用J.农村电气化，2019(12)：55-56.2朱耿峰.储能系统提高新能源发电接入电网能力研究J.信息系统工程，2018(07)：25-26.引高毅.新能源发电系统中储能系统的应用分析J.城市建设理论研究(电子版)，2018(12)：604马玉菲.新能源发电系统中储能系统的应用分析J.通信电源技术，2018,35(01)：54-55.储能与共享储能商业化现状分析及建议摘要：我国储能及共享储能行业分别处于发展期和起步阶段，储能产业标准及各项地方、国家政策陆续发布。在国家各类商业化储能政策的指导下，商业化储能梯次应用、储能辅助服务市场化交易、商业化共享储能的运营模式等领域发布了相关的政策和指导建议，这些政策和建议加快了储能与共享储能迈向商业化的步伐。本文对储能及共享储能技术在应用领域商业化的现状进行了分析梳理，对目前的储能及共享储能商业化给出相应的建议，为今后提升储能及共享储能效益价值有一定参考意义。关键词：储能;共享储能;现状;商业化;建议Abstract：Ourcountry'senergystorageandsharedenergystorageindustriesareinthedevelopmentandinitialstagesrespectively;energystorageindustrystandardsandvariouslocalandnationalpolicieshavebeenreleasedoneafteranother.Undertheguidanceofvariousnationalcommercialenergystoragepolicies,relevantpoliciesandguidancesuggestionshavebeenissuedinthefieldsofcommercialenergystorageechelonapplications,energystorageauxiliaryservicemarkettransactions,andcommercialsharedenergystorageoperationmodels.Thesepoliciesandproposalacceleratethecommercializationofenergy storageandsharedenergystorage.Thisarticleanalyzesandcombsthestatusquoofthecommercializationofenergystorageandsharedenergystoragetechnologyintheapplicationfield,andgivescorrespondingsuggestionsforthecurrentcommercializationofenergystorageandsharedenergystorage,whichhascertainreferencesignificanceforimprovingthebenefitvalueofenergystorageandsharedenergystorageinthefuture.Keywords：energystorage;sharedenergystorage;statusquo;commercialization;suggestions在中国能源调整结构、电力系统要求增强稳定性、量力市场改革不断深入的情况下，储能的实际应用越来越重要。当今，中国储能产业正经历标准及各项地方、国家政策陆续发布，储能及共享储能实际运营不断产生，新的示范项目为各地方储能产业的发展提供经验和参考，这些迫使相应的储能技术及政策不断更新完善。这些政策中，有关储能与共享储能政策商业化的问题尤其引起业界的关注。1商业化储能政策发布回顾2017年10月，国内最早的商业化储能发展政策发布1。国家发展和改革委、财政部等五部委发布的关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见对储能技术发展与应用进行了战略部署，提出了储能行业未来十年的发展目标。面对当前快速发展的储能产业及储能商业化转型的趋势，国家发展和改革委等四部委联合发布了关于促进储能技术与产业发展的指导意见。该指导意见指出，“十三五''后期需合理规划、增量配置储能。通过不断改进完善电力市场交易机制和电力现货市场的建立，在以下区域发展示范项目：电力市场建设、电力系统灵活性、分布式发电、可再生能源消纳、微网、用户侧、能源互联网等，进一步带动分布式、集中式、混合式的新能源发电和储能的示范应用，推动新能源汽车充电停车一体化运营和多种形式电池的应用。近日，工业和信息化部、国家发展和改革委等十几个部门，联合发布的关于推动先进制造业和现代服务业深度融合的发展实施意见指出，在分布式电源的生产利用方面，应满足分布式、智能化发展的趋势，推进新能源设备制造和新能源产业生产的协同发展。在服务全链条体系以及完善汽车制造方面，需要加快充电设施布局的建设，鼓励条件好的区域建立动力电池的回收利用管理，积极探索和发展电池租赁和电池换电的服务。储能应用是国家能源发展战略的重要组成部分，这些政策措施有利于推动储能产业的商业化和规模化，对国家“碳达峰、碳中和''目标的实现，提高能源利用的效率意义重大，同时也为将来储能产业的发展指明了具体的任务，从而进一步推动储能产业由研发示范项目为主向商业化运营过渡。2商业化储能的梯次利用根据中国汽车行业的统计,2020年全年，国内新能源汽车生产了136.6万辆,同比分别增长了7.5%,销售了136.7万辆，同比分别增长了10.9%o仅2020年就退役了24GWh的电池。面对庞大的退役电池需求，国家科技部、工业和信息化部等七部委发布的新能源汽车的动力蓄电池回收利用管理的暂行办法提出了新能源汽车电池回收利用、蓄电池行业发展、资源综合应用方面的相关规定。该管理办法的公布，将对新能源电池业产生极大的影响。该政策的落实结果使动力电池在储能领域梯次利用的商业价值被业界重新审视并加以重视。近年来，国家己经展开建立了车用电池回收利用的示范工程和储能梯次利用的示范工程。如IOOkWh铺酸锂电池储能系统的梯次利用示范项目，由国家电网公司负责建设，该示范项目采用了退役电池分选评估，技术规范制定了电池配组,电池管理系统可靠、高效。在备用电领域的电池产品梯次利用、退役的动力蓄电池方面深圳比亚迪、国轩高科公司走在前列。在成组电池、容量评估等梯次利用关键技术方面，中国铁塔公司取得突破进展。这些项目在减小弃风弃光率、实现削峰填谷、节能降碳等方面意义重大，同时校验了储能电池系统的经济性、节能性、安全性和可靠性。现阶段，中国铁塔公司2019年已将其200万个基站的电池采用车用退役电池。同时在电力动态的扩容、新能源的发电、削峰填谷等方面都采用了车用退役的电池。此外，到2020年，中国铁塔公司应用的电动汽车退役电池已经超过了I(X)O万辆。电池在电网储能领域的梯次应用也在逐步增多。2018年，江苏省进行了20MW75MWh的梯次利用的储能电站在电网侧储能的示范应用。2020年雄安新区发布了采用雷动汽车退役梯次的电池建储能电站项目的招标。雄安公司筹备组，对外公布了公司在储能领域的规划方案：总体发展规模在500MW2000MWh左右。初步规划：每一个县区镇均配置1个储能电站，每一个储能电站的规模在IOMWMOMWh左右。在调峰调频电站的规划中采用了2GWh的电动汽车退役电池。与此同时，北汽鹏龙动力电池的梯次利用项目的奠基仪式,在河北沧州举行。从以上可以看出，电池梯次利用在储能领域尤其是在电池储能电站的应用空间巨大。电池梯次利用不仅能够降低储能电站的建设成本，还对减少环境的污染具有极大的意义，使得电池利用的效益最大化。以上示范工程的规划与建设为规模化利用退役电池、储能电站商业化运营、最大化电池经济效益奠定了实践基础。3共享储能辅助服务模式2019年，省探索了共享储能调峰辅助市场化交易模式，建立了富余光伏与共享储能的联合试点交易。该试点在24Oh内，储能综合转换效率达到80%以上,共计完成充换电量超过80万kWh,放电量达到66万kWh,年最大利用小时数可提高180h。同年，由广东深圳科陆电子有限公司与华润电力（海丰）有限公司合作建设的30MW储能辅助调频项目开工建设，建立的辅助调频系统模达到30MW14.93MWh,采用安全性能高的磷酸铁钛电池，本项目完工后将成为当前国内储能规模最大的储能型调频项目。该项目提供高质量的AGC调频服务，不仅提升了电网安全稳定性,丰富了储能应用场景，而且还创造了较大的经济效益。2019年9月，由湖南华润电力鲤鱼江有限公司自主投资建立的包含储能调频的发电厂项目正式投入商业运营。该项目不仅是第一个将储能联合调频系统应用于直调机组，还首次将储能技术应用至厂级AGC调频领域。4共享储能的商业化运营模式4.4 共享储能的运营模式共享储能具有完全可控、响应速度快的特点，可以有效提升能源互联背景下电力系统的安全性、稳定性和促进新能源消纳。这是能源互联网中储能推广应用的一个重要原因2。传统储能项目仅仅服务于某个单独的能源电站，不会与其他区域的电力储能设备相互关联，商业模式简单，运营不经济。共享储能是将电力系统所有的电力储能装置进行整合，通过集控集调，发挥集群和规模效应，共同区域电力能源系统提供调频调压、削峰填谷等辅助服务，并达到降本增效的目的。共享储能体现在三个方面：一是共享设备，包括储能租赁使用的设备等；二是共享资源利用，应用电力系统及其他储能单元的调节作用，将电网的安全、可靠性和经济性进一步提高；三是共享服务，满足能源管理、电网售电、定制用电的需求等其他各项服务。目前储能云平台的建设己经在国网电力公司、储能的运营商、负荷的集成商等相关企业展开。伴随着5G技术的应用，储能云共享平台将使各个储能主体发挥最大的利用价值，实现社会资源最优配置。4.5 共享储能发展及政策解读省清洁能储量丰富，为国家重要的新能源产业基地，新能源装机比例达到40%以上。省新能源行业的发展，在国内各省市区排名中名列前茅。2019年，省开展共享储能的调峰辅助服务的试点交易。该试点交易采取市场合约的模式，是首次由集中式光伏电站与储能电站开展的调峰辅助市场化交易，也是第一笔国内共享储能市场化交易，是在新能源消纳方面，储能技术在国内第一次规模化应用试点3。面对省光、风等可再生能源消纳遇到的各种问题，为推动储能和可再生能源的协同发展，国家和地方政府先后出台了以下的相关政策。关于促进锂电产业的可持续健康发展的指导意见，在2018年4月，由省政府发表公布。该指导意见建议，深入地研究储能电池在储能系统的应用标准体系，实现锂电产业与新能源在省的协同发展。省电力辅助服务市场的运营规则，在2019年6月，由国家能源西北监管局发布。该运营规则详细规定了省储能系统的运营规则，包括储能市场准入的条件、补偿的价格、交易的模式、结算的方式、运行控制的原则等。该运营规则内容全面，为共享储能参与电力市场交易提供全面的政策支持。关于进一步严格控制电网投资的通知，在2019年12月，由国家电网公司发布。该控制电网投资的文件规定：在进行电网侧电化学储能项目的投资建设过程中，禁止投资租赁方式，也不允许合同能源管理方式。从以上政策文件中可以看出，共享储能交易模式占有重要位置。4.6 储能商业化运营的关键环节建立涵盖新能源、常规电源、电网、储能、电力用户的市场化交易机制是共享储能商业化发展的关键。当前可再生能源配套的储能电站之外的储能系统项目，获利主要靠峰谷价差来实现。在峰谷价差较高的地区，考虑项目前期投入，至少需要7年才能收回成本，所以当前储能项目缺乏吸引力。另外，储能项目补贴费用核发进度慢、峰谷电价政策不明朗等问题，成为储能产业发展的制约因素。结合以上分析可以看得出，公平合理的规划引导政策、高效的储能服务交易平台的建设、健全的共享储能商业化交易机制，是共享储能产业健康发展的最重要环节。5商业化发展建议目前，国内储能及共享储能行业发展尚不成熟，相关政策法规亟待进一步细化和完善。储能服务交易平台的建设和储能商业化交易机制的制定，有助于储能行业有序参与电力市场交易，助力储能的商业化进程，从而提升储能效益利用价值。具体建议主要有：(1)储能政策需统一规划，进行顶层设计，政策的制定应有连续性、可持续性。共享储能的发展需要建立完善的储能行业与新能源发展的路线、政策。(2)应依据储能服务场景和服务内容的差异，确定好各参与主体的权利与义务边界，来制定相应政策。(3)锯能技术的规模化、商业化推广亟须制定综合考虑盈利模式及投资主体的保障措施，明确储能及共享储能收益分摊方式。(4)储能行业的发展，需要高水平的领军人才，当务之急是加快人才的培养，落实相应的保障制度。参考文献：1李建林，李雅欣，周喜超，王立.储能商业化应用政策解析J.电力系统保护与控制,2020,48(19)：168178.2董凌，年玲，范越，赵建勇，张智，林振智.能源互联网背景下共享储能的商业模式探索与实践J.电力建设，2020,41(4)：3844.3李建林.共享储能为新能源供应插上腾飞翅膀J.电气时代，2020(2)：1415,17.