储能到底为何物?电化学储能为何成为家族里的“明星”?

   2023-09-29 13:21:27 130
核心提示:在我国能源转型和“双碳”战略大背景下,光伏、风电等新能源发电比例越来越高,但太阳朝起夕落,风力时有时无,这些自然之力具有天然的波动性和间歇性,能转换成多少电力存在不可预测性。因此会造成电力供需失衡以及电网的不稳定运行。电力系统对于储能的需求迫在眉急。何为储能?顾名思义就是通过介质或设备把能量存储起来

在我国能源转型和“双碳”战略大背景下,光伏、风电等新能源发电比例越来越高,但太阳朝起夕落,风力时有时无,这些自然之力具有天然的波动性和间歇性,能转换成多少电力存在不可预测性。因此会造成电力供需失衡以及电网的不稳定运行。电力系统对于储能的需求迫在眉急。

何为储能?

顾名思义就是通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放出来的过程。储能就类似于一个大型的“充电宝”,在用电低谷时当作用电负荷储存电力,在用电高峰时当作发电电源释放电力。

一方面通过削峰填谷,解决峰谷时段发电量与用电负荷不匹配的问题;另一方面参与提供电力辅助服务,解决风光发电的波动性和间歇性导致的电网不稳定,可谓是两全其美。

1、按照储存能量的形式划分

可以分为机械储能、化学储能、电磁储能、热储能和氢储能等。

其中,最常见的就是机械储能和化学储能。

机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。机械储能应用的最早,像抽水蓄能就是当前最为成熟的电力储能技术,早在20世纪90年代就实现了商业化应用,它也是目前装机量最大的技术路线。由中国能建葛洲坝二公司作为骨干力量参建的2022年北京冬奥会重点配套绿色能源重点工程——河北丰宁抽水蓄能电站,是目前装机容量世界第一、储能能力世界第一、地下厂房规模世界第一、地下洞室群规模世界第一的抽水蓄能电站。

河北丰宁抽水蓄能电站

截止到2021年底,我国已投运的储能项目中,抽水蓄能装机占比86.3%,电化学储能装机12.5%,其它储能装机占比1.2%。很明显,抽水蓄能拥有最大的市场份额,但目前,电化学储能正在成为储能行业“耀眼的星”。

化学储能又可以叫电化学储能,主要包括锂离子电池、铅蓄电池和钠硫电池等。但比抽水蓄能,电化学储能受地理条件影响较小,建设周期短,应用场景相对灵活,随着成本的持续下降和商业化的逐步成熟,电化学储能的潜力逐渐显现,甚至成为储能新增装机的主流。

电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)以及其他电气设备构成。

电池组是储能系统最主要的构成部分,成本占比最高。

电池管理系统(BMS)是电池组的“司令官”,是电池和用户之间的纽带,主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等。

“好方案源于顶层设计,好系统出于EMS”,能量管理系统(EMS)负责整个储能系统内信息采集、监控等,全方位了解系统运行情况,保证系统安全。

储能变流器(PCS)可以理解为一个超大号的充电器,但与手机充电器的区别在于它是双向的,可以控制储能电池组的充电和放电,进行交直流的变换。

8月,由中国能建浙江院设计、浙江火电承建的华东地区首台独立大型集中式储能电站——萧山电厂电化学储能电站首次并网成功。该项目为浙江省重点建设工程,位于浙江省杭州市萧山临浦镇,总装机规模为发电功率100兆瓦、电池组容量200兆瓦时,分两个阶段实施。此次实施的是第一阶段工程,为发电功率50兆瓦和电池组容量100兆瓦时,采用电力用磷酸铁锂电池储能系统,主要利用电厂一期关停后既有线路设施和场地建设独立大型集中式储能电站。项目建成后,将为杭州当地电网提供快速灵活的调峰、调频、调相等能力,对电网供电能力的提升,延缓输变电升级改造起到重要作用。 

萧山电厂电化学储能电站

2、按照储能的应用场景划分

可以分为发电侧储能、输配电侧储能和用电侧储能三大场景。

电源侧储能:市场客户主要是光伏电厂、风电厂以及火电厂。可实现联合火电机组参与AGC调频,缓解风电光电不稳定问题,改善可再生能源发电质量,最大限度提升新能源发电的消纳水平,多规划在新能源发电机组或火电机组侧。

9月,中国能建浙江火电承建的浙江省首个电源侧储能示范项目——乐清电厂1、2号机组电化学储能调频项目顺利通过72小时试运行并移交生产。该项目属于浙江省“十四五”第一批新型电源侧储能示范项目,针对乐清电厂1、2号机组应用电化学储能系统联合火电机组开展电网AGC调频辅助服务,总装机规模为20兆瓦,最高可储存电量2万度电。该系统可与火电机组联合响应电网AGC调度指令,缩短火电机组响应时间,提高机组调节速率及调节精度,显著提升调频综合性能指标。

乐清电厂1、2号机组电化学储能调频项目

电网侧储能:市场客户是电网企业。提升电网利用效率、参与电力市场辅助服务、提高供电可靠性,主要规划在特高压直流受端近区、新能源高渗透率地区和负荷中心等位置。

由中国能建安徽院总承包建设的六安市金寨县100兆瓦/200兆瓦时储能电站是安徽省首座百兆瓦级电网侧电化学储能电站。该电站计划于2022年9月投运,电站采用磷酸铁锂电池共设置80座1.25兆瓦/2.5兆瓦时储能电池系统,全站目前正处于设备安装调试阶段。项目投运后,可将风电、光伏、储能与大电网深度融合,形成金寨县风光储多能互补调控系统,对安徽省能源清洁低碳转型具有重要作用。

六安市金寨县100兆瓦/200兆瓦时储能电站

用户侧储能:市场客户主要是工商业用户和居民用户。减少用户电费支出,提升限电期间供电能力,常规划布置于充电站、大型工业园区、大型数据中心、通信基站、医院、综合性楼宇等。

中国能建安徽院可研及勘察设计的安徽华铂铅炭储能电站工程,为用户侧集中式储能设计项目,主要作用为削峰填谷,远景储能规模为18兆瓦/144兆瓦,采用集装箱式建造,占地面积约4500平方米,分2个并网点与华铂厂区内部10千伏母线段并网。据了解,该电站在工业园区建设用户集中式储能,可以通过用电峰谷价差实现营收,有效调节用户的负荷峰谷差,在容量电价上实现增值收益。在电网故障的情况下,实现重要负荷的应急保障供电,大幅提高了用户供电可靠性。

(来源:中国能建安徽院)

 
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