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知识作桨，划向万亿储能蓝海市场

2023-07-14

在“双碳”目标的推进下，我国能源结构发生了巨大的变革，光伏、风电等新能源得到了快速的发展。同时因风电、光伏“看天吃饭”的特性，两者发电受自然条件的影响大，具有随机性、波动性等特点，容易引发电网波动，造成安全风险。为提高新能源接入电网的安全性，储能技术应运而生，成为构建新型电力系统、建设新型能源体系、促进能源转型和高质量发展的重要技术和基础装备，碰撞出了一个新的万亿蓝海市场。本文将介绍储能的基础知识，包括定义、分类、组成以及应用领域。

 

 

储能定义

储能广义定义：通过介质或设备把能量存储起来在需要时再释放的过程。

储能狭义定义：现在普遍理解的储能是电储能，是指将电能转化为其他形式的能量(如动能、势能、化学能等)储存至储能装置，并在需要时再释放成电能。

新型储能：指除抽水蓄能以外的储能形式，其可以改变电力系统即发即用的传统运营方式提高系统灵活性调节能力。目前常见的新型储能形式有电储能、液流电池储能、压缩空气储能、飞轮储能等。

 

储能的分类

储能技术类型众多，围绕物理、化学、电磁等多个路径有数以百计的储能方式。这里主要盘点目前大家提及较多、已经能够商业化的储能技术。

 

 

机械类储能

机械物理类储能的应用形式有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，其基本原理是电网低谷时利用过剩电力，将作为液态能量媒体的水从低标高的水库抽到高标高的水库，电网峰荷时高时，把高水库中的水回流到下水库推动水轮发电机发电。

电气类储能

电气类储能的应用形式有超级电容器储能和超导储能。其中，超导储能是利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置，其不仅可以在超导体电感线圈内无损耗地储存电能，还可以通过电力电子换流器与外部系统快速交换有功和无功功率，用于提高电力系统稳定性、改善供电品质。

电化学类储能

电化学类储能主要包括各种电化学电池，有锂离子电池(包含三元锂电池、磷酸铁锂离子电池、锰酸锂离子电池、钴酸锂离子电池等)、钠硫电池和液流电池、铅酸电池、铅碳电池等。这些电池多数技术上比较成熟，近年来成为关注的重点，并有许多实际应用。

热储能

热储能有许多不同的技术，如熔融盐储能，其可进一步分为显热储存和潜热储存等。在一个热储能系统中，热能被储存在隔热容器的媒质中，以后需要时可以转化回电能，也可直接利用而不再转化回电能。

化学类储能

化学类储能主要是指利用氢或合成天然气作为二次能源的载体。利用待弃掉的风电制氢，通过电解水将水分解为氢气和氧气，从而获得氢，以后可直接用氢作为能量的载体，再将氢与二氧化碳反应成为合成天然气(甲烷)，以合成天然气作为另一种二次能量载体。

 

储能的应用场景

从应用层面来看,中国新型储能主要应用场景集中在发电侧、输配电侧、用户侧三侧，实现独立储能站、多能互补、源网荷储一体化等各种场景的规模化应用。

 

 

发电侧应用

发电侧应用主要集中在提升新能源消纳，同时柔化新能源发电曲线，降低间歇性、波动性、随机性电源对电网的冲击。

输配电侧应用

输配电侧可细分为输电侧和配电测两个方面，在输电侧配储有助于提高电网系统效率，移峰填谷、降低电源侧旋转备用与调频，同时可以平衡当地电网峰谷，作为局部地区调频资源统一调度。在配电侧配储则可以组建风光储充等微电网系统，提高供电可靠性和电能质量，持电压、频率在合理范围,隔离电网冲击。

用户侧应用

用户侧配储则可以削峰填谷，减少电费，平滑负荷曲线，降低容量电费用，并提供应急保电，时域性负荷临时供电等功能。

 

电化学储能系统的基本构成

随着电池技术的飞速进步和成本不断下降，电化学储能是目前市场上关注度最高的储能技术，占比不断提升，成为电力储能市场增长的主要来源。系统主要由储能电池、电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)、能量控制系统(EMS)以及其他电气设备构成组成。

 

 

△大型集装箱式储能系统结构图

 

电池管理系统(BMS)

电池管理系统(BMS)是储能系统的大脑，作为连接电芯和储能系统/储能电站的纽带，可实现智能化管理及维护各个电池单元，主要负责电池健康检测、评估及保护，保证电芯在更安全舒适的环境下运行，实现电池一致性动态维护及环境温度精准调控。

储能变流器(PCS)

储能变流器(PCS)是储能系统核心零部件，处于蓄电池组和电网之间，实现电能的双向转换，放电时可以将蓄电池的直流电转变为交流电输送给电网，充电时可以将电网的交流电整流为直流电实现充电。现行市场上PCS产品可分为单相PCS和三相PCS，在装置组成、系统电压等方面均有所区别。

能量控制系统(EMS)

能量控制系统(EMS)作为负责监视和控制电池存储系统内的能量流，EMS协调BMS、PCS和其他组件的工作。通过收集和分析能源数据，智能运行策略，将智能优化各自场景策略选择和切换，并可实现微网区块链灵活、自主、安全的能源交易，可以有效地管理系统的电力资源。

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