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        從紅利吃盡到“破局”轉折,儲能開啟新能源發展第二春

        2022-06-07 10:09 來源:電源網原創 編輯:邢

        窗外風雨交加,客廳的吊燈閃爍了幾下后,終于熄滅。屋子主人站起身來,不慌不忙地打開住宅太陽能發電系統開關,隨著“啪”地一聲響,燈光將屋子重新照亮,冰箱照常運轉,電視機又恢復了聲音。這是越來越多的家庭用戶在停電期間保證自身電力供應的場景。

        使這一切得以實現,都歸功于現代儲能技術的發展。

        前奏 BEGINNING

        要說近幾年電力電子領域的話題王,當數新能源。

        而將人們的關注點從新能源問題引到儲能問題的是“甘肅棄風棄光案”環境公益訴訟。

        2016年,環保機構自然之友用一紙訴狀將國家電網甘肅省電力公司和國家電網寧夏電力公司告上法庭,理由是電力公司沒有按照可再生能源法的規定對其省內的風能和太陽能光伏發電進行全額收購,而未被全額收購的風能、太陽能光伏發電由燃煤發電所替代導致排放二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等,造成環境影響,嚴重損害了社會公共利益,應承擔環境侵權責任。

        我們查閱國家能源局2015年棄風棄光數據可以看到,彼時全國棄風電量339億千瓦時,同比增加213億千瓦時,其中,甘肅棄風電量82億千瓦時、棄風率39%,新疆棄風電量70億千瓦時、棄風率32%,吉林棄風電量27億千瓦時、棄風率32%,內蒙古棄風電量91億千瓦時、棄風率18%。同時,西北地區出現棄光現象,其中甘肅棄光電量26億千瓦時、棄光率31%,新疆棄光電量18億千瓦時、棄光率26%。

        在國家財政大力補貼的情況下,我國的風電、光伏發電等綠色電力的裝機容量躍居世界第一。然而相應的棄置率如此之高,讓人大跌眼鏡。

        針對“棄風棄光”,國家電網表示主要原因是消納市場總量不足、市場機制不完善、電網調峰能力不足和輸電通道不足。

        而擴大市場,完善市場機制,建設電網配套設施不是一時半刻就能解決的。

        那么能不能用技術?

        轉折 TURNING

        當可持續發展和3060雙碳目標被人們頻頻談起,新能源發展終于駛入全民快車道,而新能源發電不穩定,棄置率高,且與用電高峰存在錯位的問題卻日益凸顯。通過儲能技術提升電網的穩定性,提高系統容量系數,吞吐和轉移能量,快速解決棄風棄光問題,成為眼下的必然選擇。

        在電改中引入儲能技術,即在電力傳輸的前端光伏集中式電站以及風電電站配置儲能設備,成為了破解制約新能源發展的金鑰匙。

        為了讓電能像其他化石能源一樣得以存儲,人們從未停止過探索,從抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能,到電化學儲能、電磁儲能等多種電能存儲形式被提出。電化學儲能是目前市場上關注度最高的儲能技術,擁有更高的能量密度和轉換效率,場景應用、建設周期更為靈活,產業鏈配套更加成熟,增長潛力較大。

        根據《儲能產業研究白皮書2022》統計,2021年,全球已投運電力儲能項目累計裝機規模209.4GW,同比增長9%。其中,新型儲能的累計裝機規模占比12.2%,為25.4GW,同比增長67.7%,鋰離子電池占據占據新型儲能市場份額超過90%。

        國內方面,2022年1月25日,國家能源局發布的最新數據顯示,2021年我國發電裝機容量約23.8億千瓦,同比增長7.9%。其中,風電裝機容量約3.3億千瓦,同比增長16.6%;太陽能發電裝機容量約3.1億千瓦,同比增長20.9%。2021年,我國風電和光伏發電新增裝機規模達到1.01億千瓦。光伏發電并網裝機容量連續7年穩居全球首位。風電發電連續12年穩居全球第一。

        基礎設施準備就緒,就差市場化的東風了。

        破局 BREAKING POINT

        “建設高效率、低成本、適配度高的儲能電站,是儲能行業追求的共同目標?!敝袊瘜W與物理電源行業協會儲能應用分會秘書長劉勇表示。

        降低風電項目度電成本,提高效益的方法主要有降低風電機組采購成本、建設成本、運行維護成本等,以及提高風電項目的發電量。其中風電機組采購成本占比較大。

        要降低成本,設備研發技術革新對降本起到至關重要的作用。

        而一套完整的電化學儲能系統一般由電池組、儲能逆變器(PCS)、電池管理系統(BMS)、能量管理系統(EMS)以及其他電氣設備組成。

        電池組負責儲電。儲能逆變器應用于能量轉換環節,可在用電高峰期將電池輸出的直流電轉換為交流電送入電網,低谷期將電網的交流電轉換為直流電儲存,起到控制儲能電池組充放電過程,穩定電網等的作用。而BMS和EMS是儲能系統的管理控制中樞——BMS主要負責監測、評估、保護以及均衡,保障儲能系統的安全運行。EMS將電池、儲能變流器、電池管理系統和其他儲能系統部件集成為一個完整的系統,通過數據采集、網絡監控和能量調度來實現儲能系統內部微電網的能量控制,保證微電網和整套系統正常運行。

        把價格真正降下來,才能實現市場化。

        電池組成本占比最高約60%,其次為儲能逆變器約15%,而電池管理系統和能量管理系統加起來大約占比15%。所以降低成本的核心在于電池組和儲能逆變器上,突破行業技術瓶頸的關鍵點也在于電池組和儲能逆變器上。

        如何保證電池系統的高循環效率、高能量密度、長壽命、安全性,以及儲能逆變器的高效率、高集成度、高可靠性、兼容各種電池、更靈活場景適應性等成為擺在電源設計工程師面前的新課題,也是其今后職業發展的新方向。

        新型儲能發展,未來可期。

        儲能電源設計,大有可為。


        六月,電源網儲能直播節。作為走在時代前端的工程師,你一定不要錯過。

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