一文讀懂儲能

　　儲能(stored energy)是指通過介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲起來，在需要時再釋放的過程。

　　在本網(wǎng)站中，儲能特指電力儲能，是一種電網(wǎng)供需平衡技術(shù)。電力儲能的形式通常也不是直接儲存“電能”，而是先將電能轉(zhuǎn)化為動能、(水)勢能、化學(xué)能等形式儲存，在需要時再轉(zhuǎn)化回電能。

　　電力儲能本身不是新興的技術(shù)，但從產(chǎn)業(yè)角度來說卻是剛剛出現(xiàn)，正處在起步階段。傳統(tǒng)“剛性”電力系統(tǒng)電能“源—荷”瞬時動態(tài)平衡的法則越來越難以為繼，未來電力系統(tǒng)必須具備足夠的“柔性”以適應(yīng)高比例可再生能源的新常態(tài)。在這一轉(zhuǎn)變過程中，儲能因其具有將電能的生產(chǎn)和消費從時間和空間上分隔開來的能力，成為未來高比例可再生能源電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。

　　通俗講解

　　電力儲能技術(shù)，儲存電能的技術(shù)。在電力系統(tǒng)中，電能的生產(chǎn)和使用同時進行，且在數(shù)量上平衡。但用電量總在波動,同時還需考慮發(fā)電設(shè)備故障的可能性。因此系統(tǒng)中投入運行的發(fā)電設(shè)備容量往往高于用電量，從而可將多余的電能儲存起來，以備用電量上升時調(diào)劑使用。儲能方式有抽水蓄能、電池蓄能、超導(dǎo)體蓄能、機械飛輪蓄能、壓縮空氣蓄能等。其中抽水蓄能最普遍。

　　儲存的能量可以用做應(yīng)急能源，也可以用于在電網(wǎng)負荷低的時候儲能，在電網(wǎng)高負荷的時候輸出能量，用于削峰填谷，減輕電網(wǎng)波動。

儲能的應(yīng)用場景

　　儲能是未來電力系統(tǒng)必要的組成部分，是不可少的。儲能可以實現(xiàn)能量的時移應(yīng)用，平抑風(fēng)、光的間歇性，即用即發(fā)，通過削峰填谷實現(xiàn)收益，將電力供需之間的實時耦合改為跨時段耦合，豐富電力平衡的手段，實現(xiàn)低密度、波動性能源的高密度、可控性應(yīng)用，達到類常規(guī)電源效果，成為高競爭力的能源。

　　這個說的是“物理儲能”，虛擬電廠是借助“調(diào)度”的概念，做出可挪騰空間的“虛擬儲能”，因此未來的“儲能”或是“虛實結(jié)合”(好吧，發(fā)明新概念)。

　　技術(shù)簡介

　　儲能是指通過介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲起來，在需要時再釋放的過程，通常儲能主要指電力儲能。

　　儲能又是石油油藏中的一個名詞，代表儲層儲存油氣的能力。

　　小儲能和大儲能

　　雖然現(xiàn)在儲能行業(yè)才熱門，但儲電技術(shù)也有數(shù)十年的應(yīng)用，最典型的就是電池了。電池儲能是用電環(huán)節(jié)的”小儲能“，不是我們今天要講的儲能行業(yè)的“大儲能”。

　　小儲能：用電末端環(huán)節(jié)的儲能，體量小，安全性要求高，性價比低，重點往小型化安全性發(fā)展，熱門方向如手機電池、電動車電池、應(yīng)急電源。

　　大儲能：面向供給側(cè)的儲能，體量大，性價比要求高，重點往性價比發(fā)展。

　　兩者當前是產(chǎn)業(yè)熱門，隨便一項提升都是超AI的技術(shù)發(fā)展(基礎(chǔ)技術(shù)啊)，兩者最大的區(qū)別是單位體量下的存儲效率差異(性價比與體積的抉擇)：

　　在此我們列下幾種典型大小儲能的性價比：

　　我們以民用供電價格 1 度電 = 1000 W時= 0.56 元為參照。

　　如干電池 1.5 V 1 節(jié)= 0.00135 度電= 1 塊，則 1 度電相當于 740 節(jié)，可重復(fù)利用的，按投入/全生命周期容量計算，以下數(shù)據(jù)為估算，僅供參考：

　　從這個表格可以看出，大儲能方式上，只有抽水儲能有較好的經(jīng)濟價值，其它儲能必然要有波峰谷平、應(yīng)急供電等額外經(jīng)濟價值才有意義。

　　儲能方法

　　4.1 分類

　　按照能量儲存方式，儲能可分為物理儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能三類，其中物理儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等，化學(xué)儲能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等，電磁儲能主要包括超級電容器儲能、超導(dǎo)儲能。

　　1) 電池儲能

　　大功率場合一般采用鉛酸蓄電池，主要用于應(yīng)急電源、電瓶車、電廠富余能量的儲存。小功率場合也可以采用可反復(fù)充電的干電池：如鎳氫電池，鋰離子電池等。

　　全釩液流電池，是一種通過釩離子價態(tài)變化，實現(xiàn)化學(xué)能到電能的往復(fù)轉(zhuǎn)換，從而將風(fēng)力或太陽能所產(chǎn)生力存儲與釋放的大型儲能電池，業(yè)內(nèi)形象地稱之為“電力銀行”。美國、日本等發(fā)達國家用于電站調(diào)峰和風(fēng)力儲能的釩電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)已經(jīng)基本成熟。相比鋰電池，全釩液流電池最大的好處是不燃燒，不爆炸。

　　2) 電感器儲能

　　電感器本身就是一個儲能原件，其儲存的電能與自身的電感和流過它本身的電流的平方成正比：E =

　　L*I*I/2。由于電感在常溫下具有電阻，電阻要消耗能量，所以很多儲能技術(shù)采用超導(dǎo)體。電感儲能還不成熟，但也有應(yīng)用的例子見報。

　　3) 電容器儲能

　　電容器也是一種儲能原件，其儲存的電能與自身的電容和端電壓的平方成正比: E =

　　C*U*U/2。電容儲能容易保持，不需要超導(dǎo)體。電容儲能還有很重要的一點就是能夠提供瞬間大功率，非常適合于激光器，閃光燈等應(yīng)用場合。

　　超級電容器，也稱電化學(xué)電容器，是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，其結(jié)構(gòu)和電池的結(jié)構(gòu)類似，主要包括雙電極、電解質(zhì)、集流體和隔離物四個部分，具有功率密度高、循環(huán)壽命長、低溫性能好、安全、可靠和環(huán)境友好等優(yōu)點。但由于電介質(zhì)耐壓低，存在漏電流，儲存能量和保持時間受到限制。目前，超級電容器主要是基于多孔炭電極/電解液界面的雙電層電容，或金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锂a(chǎn)生的準電容來實現(xiàn)能量的儲存。

　　4) 此外，還有其它的儲能方式：比如機械儲能等。

　　4.2 儲能主要基于以下兩點

　　1) 風(fēng)電光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展將推動大容量儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

　　儲能技術(shù)在很大程度上解決了新能源發(fā)電的隨機性、波動性問題，可以實現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出，能有效調(diào)節(jié)新能源發(fā)電引起的電網(wǎng)電壓、頻率及相位的變化，使大規(guī)模風(fēng)電及光伏發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。儲能電池的未來應(yīng)該在風(fēng)電和光電產(chǎn)業(yè)，其中尤以已經(jīng)大量布局的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)為主。風(fēng)力資源具有不穩(wěn)定性，此外，風(fēng)力資源較大的后半夜又是用電低谷，因此，雖然近年來風(fēng)、光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，但一直飽受“并網(wǎng)”二字困擾，儲能技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助風(fēng)電場輸出平滑和‘以峰填谷’。

　　2) 新能源汽車特別是電動汽車的良好發(fā)展利好動力電池儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　四部委推出5個城市私人購買新能源補貼政策的試點方案，該方案重點對純電動和插電式混合動力進行了補貼。伴隨電動汽車的發(fā)展，高效儲能電池必將逐步取代內(nèi)燃機。伴隨著電池成本逐漸下降，成熟度日益提高，對內(nèi)燃機的替代能力將逐漸增強。

　　儲能技術(shù)可以說是新能源產(chǎn)業(yè)革命的核心。儲能產(chǎn)業(yè)巨大的發(fā)展?jié)摿Ρ貙?dǎo)致這一市場的激烈競爭。如果政策到位，我國儲能產(chǎn)業(yè)既可快速成長為在全球有重要影響的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也將極大促進國內(nèi)新能源的規(guī)模化發(fā)展。

　　應(yīng)用場景

　　儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用場景可以分為電源側(cè)儲能、輸電側(cè)儲能、配電側(cè)儲能和用戶側(cè)儲能四大場景。即電源側(cè)、輸電側(cè)、配電側(cè)、用戶側(cè)。

　　1) 電源側(cè)

　　平滑出力：吸收可再生能源發(fā)電的波動或平滑可再生能源發(fā)電的輸出功率。

　　跟蹤發(fā)電計劃：跟隨可再生能源發(fā)電的爬坡輔助風(fēng)力和太陽能發(fā)電，使其成為一種部分可調(diào)節(jié)的電源，提高它們的可控性。

　　在一個高滲透率的可再生能源發(fā)電區(qū)域，儲存過剩的風(fēng)電和太陽能發(fā)電以減少棄能，提高可再生能源的滲透率和經(jīng)濟性。

　　儲存的能量可以作為一種旋轉(zhuǎn)備用，隨時供電網(wǎng)調(diào)度使用，由此也減少常規(guī)發(fā)電的備用量和提高它們的效率。

　　2) 輸電側(cè)

　　減輕調(diào)峰調(diào)頻機組的壓力，為電網(wǎng)提供調(diào)峰和調(diào)頻輔助服務(wù)，按調(diào)節(jié)效果付費。

　　建在不同地方、多處的儲能裝置可起輔助服務(wù)的作用，優(yōu)化潮流，減輕或解決線路過負荷和堵塞 ，并降低線路和網(wǎng)絡(luò)的損耗。

　　推遲新的線路建設(shè)和投運時間。

　　當電網(wǎng)發(fā)生擾動時或事故時，儲能可作為調(diào)節(jié)電源，協(xié)助提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能和增加電網(wǎng)安全運行的裕度，也可用作電網(wǎng)的緊急事故備用電源或黑啟動電源。

　　3) 配電側(cè)

　　對于獨立型微電網(wǎng)中或并網(wǎng)型微電網(wǎng)解列時，為了保持微電網(wǎng)能繼續(xù)正常和穩(wěn)定運行，儲能裝置成為一種不可或缺的配備，可用于調(diào)節(jié)微電網(wǎng)的頻率，使其保持過渡過程中的頻率穩(wěn)定和用于較長期的能量管理。

　　主動配電網(wǎng)必要的調(diào)節(jié)手段之一，用于提高配電網(wǎng)對分布式電源的消納能力和電能質(zhì)量保證配電網(wǎng)運行在安全區(qū)間內(nèi)。

　　可移動式儲能裝置，在地區(qū)事故停電時，快速地將儲能裝置運送到停電區(qū)域并接入電網(wǎng)，以縮短停電時間，提高供電的可靠性。

　　4) 用戶側(cè)

　　用戶利用儲能裝置和分時電價，改變他們的用電時間和方式以削峰填谷、降低電費。

　　有些需要高可靠性的用戶，電力供應(yīng)中斷的后果極其嚴重，需要安裝一定數(shù)量的儲能裝置，作為備用電源( 或不間斷電源 )。

　　電動汽車與電網(wǎng)相連接時，可作為一種儲能裝置，利用“V2G”的功能，通過需求響應(yīng)，將電動汽車內(nèi)儲存的電能在電網(wǎng)需要時返回到電網(wǎng)中。

　　儲能系統(tǒng)還可用于家庭和樓宇的能量管理系統(tǒng)。

　　發(fā)展情況

　　對新能源和可再生能源的研究和開發(fā)，尋求提高能源利用率的先進方法，已成為全球共同關(guān)注的首要問題。對中國這樣一個能源生產(chǎn)和消費大國來說，既有節(jié)能減排的需求，也有能源增長以支撐經(jīng)濟發(fā)展的需要，這就需要大力發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)。

　　分析報告顯示，日益增長的能源消費，特別是煤炭、石油等化石燃料的大量使用對環(huán)境和全球氣候所帶來的影響使得人類可持續(xù)發(fā)展的目標面臨嚴峻威脅。據(jù)預(yù)測，如按現(xiàn)有開采不可再生能源的技術(shù)和連續(xù)不斷地日夜消耗這些化石燃料的速率來推算，煤、天然氣和石油的可使用有效年限分別為100-120年、30-50年和18-30年。顯然，21世紀所面臨的最大難題及困境可能不是戰(zhàn)爭及食品，而是能源。

　　2016年1月19日，世界能源署表示，由于新太陽能電池技術(shù)和其他科技進步促進價格下跌，未來15年，電池儲能成本將下滑70%。

　　儲能本身不是新興的技術(shù)，但從產(chǎn)業(yè)角度來說卻是剛剛出現(xiàn)，正處在起步階段。中國沒有達到類似美國、日本將儲能當作一個獨立產(chǎn)業(yè)加以看待并出臺專門扶持政策的程度，尤其在缺乏為儲能付費機制的前提下，儲能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化模式尚未成形。

　　根據(jù)市場調(diào)研在線網(wǎng)發(fā)布的《2023-2029年中國儲能行業(yè)市場競爭力分析及投資前景預(yù)測報告》分析，2018年中國儲能行業(yè)市場規(guī)模達到了 1.2 萬億元，同比增長了 21.4% 。

　　其中，新能源儲能市場規(guī)模達到了 7000 億元，同比增長了 25.3% 。其他儲能市場規(guī)模達到了 5000 億元，同比增長了 17.1% 。

　　隨著中國政府在儲能行業(yè)的大力支持，預(yù)計未來1-2年中國儲能行業(yè)將繼續(xù)保持較快增長，市場規(guī)模有望增長 20%-30% 。

　　其中，新能源儲能市場規(guī)模將出現(xiàn)較快增長，有望達到 8000 億元，而其他儲能市場規(guī)模也有望達到 6000 億元。

　　在技術(shù)發(fā)展方面，儲能行業(yè)也將迎來較大發(fā)展機遇。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，儲能技術(shù)取得了較大進展，具有體積小、功率大、安裝簡單等優(yōu)勢，有望為儲能行業(yè)帶來更多發(fā)展機遇。

　　中國應(yīng)用

　　2018年1月，延安高新區(qū)儲能谷六大產(chǎn)業(yè)板塊的延安駐地公司陸續(xù)注冊成立……“延安儲能谷”，一個具有延安特色的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群，從無到有，從單一到多元，在延安高新區(qū)悄然生根。

　　2018年5月12日下午，延安高新區(qū)中國˙儲能谷推介會在西安舉行。中共延安市委副書記、市長薛占海出席會議并致辭。來自美國麻省理工大學(xué)、臺北科技大學(xué)、浙江大學(xué)等高校的儲能專家和60多家儲能企業(yè)代表應(yīng)邀參加。推介會由高新區(qū)黨工委書記、管委會主任劉礦平主持。

　　薛占海代表市委、市政府對前來參加推介會的各位專家和企業(yè)家表示歡迎和感謝。他提到，延安是創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新的高地和投資興業(yè)的福地，加快轉(zhuǎn)型發(fā)展有資源優(yōu)勢、有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、有基礎(chǔ)條件保障、有園區(qū)平臺承載，特別是延安高新區(qū)加快建設(shè)高科產(chǎn)業(yè)新城，為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要載體。歡迎廣大企業(yè)家能夠走進延安、了解延安、投資延安。將堅持“馬上就辦、辦就辦好”的服務(wù)宗旨，竭盡全力為各位企業(yè)家來延創(chuàng)業(yè)投資提供最有優(yōu)惠的政策、最便利的條件、最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，營造一流的投資發(fā)展環(huán)境，讓廣大企業(yè)家放心、安心、舒心扎根落戶延安，共同譜寫新時代企地共榮、攜手發(fā)展的新篇章。

　　推介會上，延安儲能谷發(fā)展有限公司負責(zé)人推介了儲能產(chǎn)業(yè)項目，來自高校的儲能專家解讀了儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢，部分應(yīng)邀企業(yè)代表作了發(fā)言。在出席推介會嘉賓的見證下，延安高新區(qū)現(xiàn)場簽約項目6個，總投資100億元。

　　2021年3月11日，由中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項資金支持福建建設(shè)的太陽能轉(zhuǎn)換與儲能工程技術(shù)創(chuàng)新平臺，以太陽能光電材料/器件、儲能材料/器件和智能能源管理為核心，開展創(chuàng)新性研究和工程化應(yīng)用，已建設(shè)了太陽能光伏工程中試研究中心、鋰離子電池工程中試研究中心和能源智能管理工程技術(shù)創(chuàng)新平臺。

轉(zhuǎn)自：電力合伙人

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