在“雙碳”目標的推進下，我國能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變革，光伏、風(fēng)電等新能源得到了快速的發(fā)展。同時因風(fēng)電、光伏“看天吃飯”的特性，兩者發(fā)電受自然條件的影響大，具有隨機性、波動性等特點，容易引發(fā)電網(wǎng)波動，造成安全風(fēng)險。為提高新能源接入電網(wǎng)的安全性，儲能技術(shù)應(yīng)運而生，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、建設(shè)新型能源體系、促進能源轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，碰撞出了一個新的萬億藍海市場。本文將介紹儲能的基礎(chǔ)知識，包括定義、分類、組成以及應(yīng)用領(lǐng)域。
儲能定義
儲能廣義定義：通過介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲起來在需要時再釋放的過程。
儲能狹義定義：現(xiàn)在普遍理解的儲能是電儲能，是指將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量(如動能、勢能、化學(xué)能等)儲存至儲能裝置，并在需要時再釋放成電能。
新型儲能：指除抽水蓄能以外的儲能形式，其可以改變電力系統(tǒng)即發(fā)即用的傳統(tǒng)運營方式提高系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力。目前常見的新型儲能形式有電儲能、液流電池儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等。
儲能的分類
儲能技術(shù)類型眾多，圍繞物理、化學(xué)、電磁等多個路徑有數(shù)以百計的儲能方式。這里主要盤點目前大家提及較多、已經(jīng)能夠商業(yè)化的儲能技術(shù)。
機械類儲能
機械物理類儲能的應(yīng)用形式有抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。目前最成熟的大規(guī)模儲能方式是抽水蓄能，其基本原理是電網(wǎng)低谷時利用過剩電力，將作為液態(tài)能量媒體的水從低標高的水庫抽到高標高的水庫，電網(wǎng)峰荷時高時，把高水庫中的水回流到下水庫推動水輪發(fā)電機發(fā)電。
電氣類儲能
電氣類儲能的應(yīng)用形式有超級電容器儲能和超導(dǎo)儲能。其中，超導(dǎo)儲能是利用超導(dǎo)體的電阻為零特性制成的儲存電能的裝置，其不僅可以在超導(dǎo)體電感線圈內(nèi)無損耗地儲存電能，還可以通過電力電子換流器與外部系統(tǒng)快速交換有功和無功功率，用于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善供電品質(zhì)。
電化學(xué)類儲能
電化學(xué)類儲能主要包括各種電化學(xué)電池，有鋰離子電池(包含三元鋰電池、磷酸鐵鋰離子電池、錳酸鋰離子電池、鈷酸鋰離子電池等)、鈉硫電池和液流電池、鉛酸電池、鉛碳電池等。這些電池多數(shù)技術(shù)上比較成熟，近年來成為關(guān)注的重點，并有許多實際應(yīng)用。
熱儲能
熱儲能有許多不同的技術(shù)，如熔融鹽儲能，其可進一步分為顯熱儲存和潛熱儲存等。在一個熱儲能系統(tǒng)中，熱能被儲存在隔熱容器的媒質(zhì)中，以后需要時可以轉(zhuǎn)化回電能，也可直接利用而不再轉(zhuǎn)化回電能。
化學(xué)類儲能
化學(xué)類儲能主要是指利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體。利用待棄掉的風(fēng)電制氫，通過電解水將水分解為氫氣和氧氣，從而獲得氫，以后可直接用氫作為能量的載體，再將氫與二氧化碳反應(yīng)成為合成天然氣(甲烷)，以合成天然氣作為另一種二次能量載體。
儲能的應(yīng)用場景
從應(yīng)用層面來看,中國新型儲能主要應(yīng)用場景集中在發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)、用戶側(cè)三側(cè)，實現(xiàn)獨立儲能站、多能互補、源網(wǎng)荷儲一體化等各種場景的規(guī)模化應(yīng)用。
發(fā)電側(cè)應(yīng)用
發(fā)電側(cè)應(yīng)用主要集中在提升新能源消納，同時柔化新能源發(fā)電曲線，降低間歇性、波動性、隨機性電源對電網(wǎng)的沖擊。
輸配電側(cè)應(yīng)用
輸配電側(cè)可細分為輸電側(cè)和配電測兩個方面，在輸電側(cè)配儲有助于提高電網(wǎng)系統(tǒng)效率，移峰填谷、降低電源側(cè)旋轉(zhuǎn)備用與調(diào)頻，同時可以平衡當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)峰谷，作為局部地區(qū)調(diào)頻資源統(tǒng)一調(diào)度。在配電側(cè)配儲則可以組建風(fēng)光儲充等微電網(wǎng)系統(tǒng)，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，持電壓、頻率在合理范圍,隔離電網(wǎng)沖擊。
用戶側(cè)應(yīng)用
用戶側(cè)配儲則可以削峰填谷，減少電費，平滑負荷曲線，降低容量電費用，并提供應(yīng)急保電，時域性負荷臨時供電等功能。
電化學(xué)儲能系統(tǒng)的基本構(gòu)成
隨著電池技術(shù)的飛速進步和成本不斷下降，電化學(xué)儲能是目前市場上關(guān)注度最高的儲能技術(shù)，占比不斷提升，成為電力儲能市場增長的主要來源。系統(tǒng)主要由儲能電池、電池管理系統(tǒng)(BMS)、儲能變流器(PCS)、能量控制系統(tǒng)(EMS)以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成組成。
△大型集裝箱式儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
電池管理系統(tǒng)(BMS)
電池管理系統(tǒng)(BMS)是儲能系統(tǒng)的大腦，作為連接電芯和儲能系統(tǒng)/儲能電站的紐帶，可實現(xiàn)智能化管理及維護各個電池單元，主要負責(zé)電池健康檢測、評估及保護，保證電芯在更安全舒適的環(huán)境下運行，實現(xiàn)電池一致性動態(tài)維護及環(huán)境溫度精準調(diào)控。
儲能變流器(PCS)
儲能變流器(PCS)是儲能系統(tǒng)核心零部件，處于蓄電池組和電網(wǎng)之間，實現(xiàn)電能的雙向轉(zhuǎn)換，放電時可以將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娸斔徒o電網(wǎng)，充電時可以將電網(wǎng)的交流電整流為直流電實現(xiàn)充電。現(xiàn)行市場上PCS產(chǎn)品可分為單相PCS和三相PCS，在裝置組成、系統(tǒng)電壓等方面均有所區(qū)別。
能量控制系統(tǒng)(EMS)
能量控制系統(tǒng)(EMS)作為負責(zé)監(jiān)視和控制電池存儲系統(tǒng)內(nèi)的能量流，EMS協(xié)調(diào)BMS、PCS和其他組件的工作。通過收集和分析能源數(shù)據(jù)，智能運行策略，將智能優(yōu)化各自場景策略選擇和切換，并可實現(xiàn)微網(wǎng)區(qū)塊鏈靈活、自主、安全的能源交易，可以有效地管理系統(tǒng)的電力資源。
