新能源电力系统中储能技术的应用

新能源电力系统中储能技术的应用

刘军

362427198702270016  宜昌楚能新能源创新科技有限公司

摘要：随着社会的发展与进步，国家对于新能源发展越来越重视，对该类能源的电力开发形式也逐步增多，相关部门应科学选择合适的储能技术，利用电磁、化学与物理手段来更好地规范应用新型能源。开发与利用新能源可促进区域经济的发展，要全面探究储能技术的内在形式，在实际应用中将其技术优势充分发挥出来。

关键词：新能源；电力系统；储能技术；应用

引言

目前，无论是人们生活还是社会生产均对电力能源产生了较大的依赖，电力能源的供应质量直接影响人们生活质量和社会生产的效益，但电力生产过程中的资源消耗量较大，且对环境的破坏影响不可忽视，如果任由其发展，则会同时加剧能源问题和生态问题，这不仅影响电力行业自身的可持续发展，还可能威胁社会经济的可持续发展。在此种背景下，提出了清洁能源的应用策略，国家方面为了倡导应用清洁能源，推出了多种政策鼓励清洁能源的研发和应用，并设置了专项基金助力清洁能源的发展，促使我国的发电侧结构由原本的“源、网、荷”结构转变为“源、网、荷、储”结构，这主要是由于采用清洁能源进行发电时会受到风能和太阳能的波动影响，致使引发供电稳定性问题。储能环节的增设可以有效改善清洁能源的不稳定因素，提高供电稳定性。

1新能源电源侧储能技术应用特点

1.1储能技术路线基于对能量、功率等多重需求的综合考量

在实际应用中，新能源电源侧需根据其对储能的需求，通过对安全性、投资经济性、系统运行收益等指标进行综合评价，以找到适合的技术路线和解决方案。鉴于新能源发电侧面临的发、损、用电实时平衡的问题尤为突出，其对储能技术的需求主要体现为“能量型需求”和“功率型需求”：“能量型需求”要求放电时间较长（实现能量时移），“功率型需求”要求快速响应能力强（实现系统调频）。对于具体技术路线选取，需考虑储能充放电时长、响应时间、建设条件等技术指标。超级电容器、超导磁、抽水蓄能、飞轮储能等技术与新能源电站适配性不高，而多种电化学储能技术、熔盐储能、压缩空气等新型储能技术都有潜力用于新能源电源侧。

1.2政策推动新型储能技术向着多元、安全、智慧调控等方向发展

政策层面重点支持多元化储能技术、全过程安全技术及智慧调控技术的发展。2022年1月发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》提出了新型储能核心技术装备攻关重点方向。一是攻关多元化技术，着重发展规模化（最高百兆瓦级）、长时、高性能的各类电化学储能、机械储能、热储能、化学储能技术。二是攻关全过程安全技术，重点发展储能电池智能传感、热失控阻隔、电池本质安全控制、故障诊断预警、清洁高效灭火等方面技术，同时着重优化电池性能衰减技术，延长运行年限，包括电池修复再生、电池剩余价值评估等。三是攻关智慧调控技术，这关乎推进“源网荷储”多时空尺度协同调控、破解高比例清洁能源接入带来的系统控制难题，助力实现源储联合优化运行、电网主动支撑、分布式能源协同调控、区域能源调配管理等。

2新能源电力系统储能发展现状

（1）不同应用场景下储能项目的配置时间存在明显区别。经过详细调研，可发现用户储能、电网储能、火电厂加装储能、新能源储能的时间并不相同。用户储能时间在5.3h左右，电网储能时间为2.3h，火电厂加装储能时间为0.6h，新能源储能时间则为1.6h。

（2）不同区域的储能应用场景也存在较大区别。例如，西北、华北地区多为新能源储能；华东地区则包括用户储能、电网储能与新能源储能，各项储能的分布较为均衡；南方地区则以火电厂加装储能为主。

（3）各个储能方式的运用情况存在差别。当前多数新能源储能的运行模式为一充一放形式。若将华东地区的储能总量比作100%，则用户储能、电网储能与火电厂加装储能的应用比例分别为28.3%、14.8%、15.3%，新能源储能的应用比例仅占6.1%。西北与华北地区受新能源开采影响，新能源储能的利用效率较高，极大增加新能源使用数量。

（4）储能项目的商业模式与造价存在差异。通常来讲，储能项目造价在1500~3000元/kWh，受边界条件影响，不同地区的储能项目造价存在较大差别。通过分析各地区关于储能项目的商业模式可知，部分储能项目的盈利水平不高，降低了商业模式开发利用的合理性，给新能源储能技术的开发使用带来较大问题。当前较为流行的储能技术有电磁储能技术、化学储能技术与物理储能技术等，操作人员要将不同类型的储能技术运用到电力系统中，既可缩减电力系统的应用成本，又能增强该系统对新型能源的利用效果。

3新能源发电侧储能技术的应用

3.1电磁储能技术的应用

电磁储能的技术应用优势主要表现为超强的电容储能方面，其平均储能密度可达40Wh/kg左右，且其功率密度也明显优于其他储能技术的功率密度，通常可保持在1Wh/kg左右，此种储能装置配置之后的循环应用功能也较为突出，相关实践应用数据显示，其循环使用的次数最高可达5万余次。

3.2电化学储能技术的应用

电化学储能技术是多种电化学电池储能应用技术的总称，其中主要包括锂离子电池、铅酸电池以及液流电池等，在实际应用中，三者各具优势，且同时也存在一定的短板，具体表现如下。

（1）锂离子电池。其应用优势主要表现如下：①超长的使用寿命。有长寿命之称的铅酸电池的使用寿命为300～500次，而磷酸铁锂电池的循环寿命高达2000次以上（标准充电使用）。同等质量的铅酸电池使用半年以后就会进入维护期，最长使用年限为1.5年，磷酸铁锂电池在同等使用条件下，最长使用年限达8年左右，是铅酸电池的4倍；②耐高温性能较强。其最大热峰值可达500℃；③安全系数较高。有效解决了钴酸锂电池和锰酸锂电池在碰撞情况下发生爆炸风险的问题，磷酸铁锂电池经过层层安全测试，在较为恶劣的运行环境下也不会发生爆炸，相对来说安全系数较高。同时，目前所开发的钛酸锂电池循环使用次数达到20000次左右，有效地解决了低温（-40℃）环境应用，放电倍率也能够达到5C，安全性能更加稳定。

（2）铅酸电池。其应用优势主要表现为技术应用成本偏低，但由于其存在使用寿命层面的缺陷以及能量密度方面的缺陷，难以满足新能源发电侧储能项目的建设需求，并未得到大范围应用。

（3）液流电池。其同样包含众多类型，主要有全钒氧化还原液流电池和锌-氧液流电池等，与其他类型的电化学储能电池相比，存在十分明显的安全使用优势，且寿命也较为持久，在用电峰期借助该种储能技术缓解供电压力具有积极作用。但由于其能力密度较低，且成本投入较高，也未能实现广泛应用。

结语

在多种外部环境的影响下，新能源发电侧储能技术表现出了良好的应用前景，可以将其作为促进电网事业健康稳定发展的关键技术。这主要是由于其在新能源发电项目中的装机与应用，不仅可以起到降低运行成本的作用，还可实现对电力能源的稳定输出，增强发电功率的稳定性，有效解决新能源发电的不稳定因素，使其发电质量持平，维护电力系统的稳定运行。相对来说，经济效益也较为突出。特别是锂离子电池储能技术在当前的新能源发电侧工程中已经表现了较好的应用优势，其超长的使用寿命、较好的耐高、低温水平以及较高的安全系数无一不标志着其具有较好的应用前景。

参考文献

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[2]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):2.

[3]沈宏涛，韩二红，王彬滨.分布式储能在电力系统的应用及现状分析[J].建筑工程技术与设计,2018,000(016):4685,4850.