0.引言
儲能技術涉及能量的存儲和利用,對電力系統平衡至關重要。它允許電力在需求時被儲存和釋放,對電力生產和消費方式產生重大影響。隨著全球應對氣候變化,風能和太陽能成為主要能源,但其不穩定性需要儲能技術來提高可靠性。儲能技術不僅對可再生能源并網至關重要,也是分布式能源和能源互聯網等新興模式的基礎。儲能產業是全球清潔能源轉型的關鍵戰略性新興產業,中國在這一領域已達到國際先進水平,但仍需保持競爭力。
1.儲能行業的產業布局
儲能產業鏈廣泛,上游包括原材料和設備制造商,如電池供應和管理系統。中游是系統集成商,負責設計和集成儲能系統。下游涵蓋發電、電網、工商業和家庭儲能。上游原材料包括正負極材料和電解液,鋰電池是主要電池方案。中游系統集成根據需求設計儲能系統,應用于不同場景。下游產業分為發電、電網和用戶側,其中電化學儲能的資源回收是未來增長點。
2.當前我國儲能產業的發展環境
儲能產業的發展受市場、政策和技術影響。本文分析了市場環境、政策環境和關鍵技術。市場方面,儲能技術正進入大規模商業化,新能源電力增長推動儲能規模化。全社會用電量持續增長,可再生能源技術進步導致電力供給波動。居民和第三產業用電增加,電力系統需適應變化。政策方面,中國出臺多項政策支持儲能產業,包括補貼和配儲比例規定。歐美國家也通過不同方式扶持儲能產業。技術方面,抽水蓄能技術成熟,電池儲能技術快速發展,尤其是鋰電池。其他技術如壓縮空氣儲能和飛輪儲能尚處于示范或小規模商用階段,電化學儲能前景看好。
3.儲能產業發展前景廣闊
隨著電動汽車產業的快速發展,鋰電池成本下降,磷酸鐵鋰電池因其安全性、穩定性和成本效益成為優選。2020年,磷酸鐵鋰電池在我國鋰電池出貨量中占比超過九成,預計其在儲能領域的地位將得到加強。
儲能技術未來可能朝三個方向發展:發電側平衡電網調峰、用戶側備用調峰和回收端再利用。首先,大型儲能系統將通過“風光儲一體化”促進可再生能源的有效利用。其次,用戶側儲能將幫助降低用電成本并提高可靠性,同時支持新能源發電。最后,動力電池回收梯次利用將成為循環經濟發展的重要部分,退役動力電池可應用于多個領域,降低成本并提高經濟效益。
4.當前我國儲能產業發展存在的主要問題
儲能技術面臨多重挑戰,包括安全事故、高成本和缺乏獨立市場主體地位。安全是儲能發展的關鍵,但存在電化學儲能安全隱患和缺乏統一的安全標準。污染問題也不容忽視,尤其是電化學儲能系統部署帶來的環境挑戰。儲能系統的建設和運行成本高,限制了其廣泛應用,同時技術的生命周期和維護需求也增加了成本。儲能技術需要持續資金支持以促進創新,但目前電力系統中儲能的盈利模式尚不成熟。儲能的市場主體地位未得到充分保障,商業模式不明確,電力市場改革進程緩慢,價格機制不夠靈活,這些都限制了儲能技術的潛力。盡管政府已提出推動儲能參與電力市場的政策,但具體實施仍面臨挑戰。
5.推動儲能產業快速發展的建議
1)需完善政策機制以促進儲能產業發展,增強扶持力度。政府應降低儲能應用市場準入條件,優先并網新能源電力,并提供減排配額。建議直接財政支持,如資助示范項目、提供容量或電量補貼,以及稅收減免。儲能產業與新能源緊密相關,政策支持如電動汽車發展、電池技術革新和電力體制改革是主要推動力。
2)增加對儲能關鍵技術的研發投入,降低系統應用成本。特別關注鋰電池技術,解決安全性與效率問題。政府、科研機構和企業應共同研發關鍵材料、模塊、系統和回收技術。鼓勵企業采用先進制造技術,開發集成系統和智能控制技術。政策和技術研發需降低儲能技術成本,推動其大規模商用。
3)發展。政府可試點動力電池梯級利用,總結經驗,制定發展規劃。鼓勵探索多情景梯級利用方案,并規劃市場管理方案,確保回收安全性。構建全生命周期管理體系,保障系統安全運行和回收利用。
4)完善儲能標準體系,支持產業安全、規模化發展。建立統一的生產、運營和回收標準,解決安全質量問題。制定儲能安全標準,加強安全意識,落實主體責任,提供法律法規保障。建立儲能項目準入標準,建設綜合評價體系,對接國際化標準。
5)提高儲能獨立市場主體地位,鼓勵以新商業模式參與電力市場。明確儲能獨立市場主體地位,推動系統優化配置。提高儲能參與電力市場交易的積極性,明確儲能的市場價值,推進規模化應用。政府應將儲能納入電力市場改革考量,明確準入條件、交易機制和技術標準,推進儲能規模化應用。
6.安科瑞Acrel-2000MG微電網能量管理系統
6.1概述
安科瑞的Acrel-2000MG儲能能量管理系統專為工商業儲能電站設計,具備數據采集、處理、存儲、查詢分析、可視化監控、報警管理、統計報表、策略管理及歷史曲線等功能。策略管理支持多種控制策略,如計劃曲線、削峰填谷、需量控制和防逆流。該系統能統一監控和管理各儲能單元,并與上級調度系統及云平臺進行數據通訊和交互,實現遠程監控與運維,確保儲能系統的安全、穩定、可靠和經濟運行。
6.2應用場景
適用于工業和商業儲能電站以及新能源配套儲能電站。
6.3系統結構
6.4系統功能
(1)實時監管
實時監控微電網運行,涵蓋市電、光伏、風電、儲能、充電樁和用電負荷,以及收益、天氣、節能減排數據。
(2)智能監控
實時監測系統環境、光伏組件、逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、變流器和用電設備,以掌握微電網的運行狀況。
(3)功率預測
進行分布式發電系統的短期和超短期發電功率預測,并分析合格率與誤差。
(4)電能質量
持續監測微電網系統的電能質量和可靠性,包括電壓諧波、閃變、不平衡等穩態數據,以及電壓暫升/暫降、中斷等暫態數據,并進行錄波展示。同時監測電壓和電流的瞬變。
(5)可視化運行
實現微電網的無人值守管理,確保重要負荷和設備的持續監控。
(6)優化控制
分析歷史用電和天氣數據進行負荷預測,結合分布式電源和儲能狀態,優化調度以減少用電高峰,降低企業用電成本。
(7)收益分析
用戶可查看光伏、儲能、充電樁的日常電量及收益,并切換至年報以查看月度數據。
(8)能源分析
分析光伏、風電、儲能設備的效率,評估其性能和狀態。
(9)策略配置
微電網配置涉及設定系統組成、基礎參數、運行策略和統計值。策略包括計劃曲線、峰谷調節、需量控制、新能源利用和逆功率控制等。
7.硬件及其配套產品
8.結論
儲能產業是全球戰略性新興產業,對能源結構轉型至關重要。在中國,它對實現“雙碳”目標、推動能源綠色轉型、產業升級和經濟發展起著關鍵作用。儲能的發展有助于制造業升級和能源體系完善,同時提升中國在全球能源轉型中的優勢。通過政策支持、技術應用、產業鏈合作、標準建設和市場體系完善等措施,可以促進儲能產業規模化增長,加強中國在全球儲能市場的競爭力。
參考文獻
[1]林伯強、謝永靖:《中國能源低碳轉型與儲能產業的發展》,《廣東社會科學》,2023年第5期。
[2]林伯強、楊夢琦:《碳中和背景下中國電力系統研究現狀、挑戰與發展方向》,《西安交通大學學報(社會科學版)》,2022年第5期。
[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022年05版
[4]林伯強.“雙碳”目標下儲能產業發展新趨勢
審核編輯 黃宇
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