關于儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用和價值分析

近幾年太陽能、風能等可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中比例逐漸增加，給現(xiàn)有電網的安全運行和高效調度帶來了新的挑戰(zhàn)，智能電網則成為推動新能源發(fā)展及保障電網安全的重要載體。儲能技術尤其大規(guī)模儲能技術是智能電網在發(fā)電、輸電、配電、用電四大環(huán)節(jié)調節(jié)電能質量、優(yōu)化能源效率等主要目標的實現(xiàn)手段，逐漸成為構建智能電網不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。(見表2)

可以看出，儲能在整個電力系統(tǒng)中的作用體現(xiàn)在“調劑、優(yōu)化、提高、保障”，即調劑全系統(tǒng)內電能的高效和靈活分配，優(yōu)化全系統(tǒng)設備的資源配置和利用、提高全系統(tǒng)的運行效率和電能質量、保障全系統(tǒng)穩(wěn)定和安全運行。其中儲能的必要性體現(xiàn)在保障電網安全，實現(xiàn)全系統(tǒng)的能量管理，接納可再生能源;經濟性體現(xiàn)在優(yōu)化設備的配置、提高全網的效率;技術先進性體現(xiàn)在相比于傳統(tǒng)調峰、調頻、旋轉備用設備來說其快速、準確的響應性和高效率等方面的突出優(yōu)勢。

當前，儲能在電力系統(tǒng)的細分領域應用主要包括可再生能源接入儲能、電網調峰/調頻儲能、配電側分布式儲能和用戶側分布式微網儲能幾種，儲能在這些應用中具有直接和間接經濟價值。(見表3)

綜上，投資者(發(fā)電公司、電網運營商、用戶側)衡量儲能的價值除考慮各個應用模式下的直接收益外，更多的要衡量儲能對全系統(tǒng)內的綜合性價值，包括設備投資減少、運營費用降低、發(fā)電/用電效率的提高等，另外開放的電力交易也會增大儲能的市場競爭力。通過已運行的儲能示范項目積累，建立不同模式下系統(tǒng)經濟模型，通過產業(yè)政策全局把握，推動儲能行業(yè)的發(fā)展。

關于化學儲能技術的應用現(xiàn)狀

目前，全球在電力系統(tǒng)中運行的儲能設備總裝機容量達到127GW，其中99%的儲能設備為抽水蓄能技術，化學儲能技術總裝機容量約520MW，其中鈉硫電池304MW、鋰電池116MW、液流電池20MW、鉛酸電池(包括鉛炭電池)80MW。

鈉硫電池是目前裝機規(guī)模最大的化學儲能技術，主要應用于配電網的分布式儲能，延緩負荷增長時對配網設備和線路擴容升級的投資。鋰電池和液流電池近些年技術發(fā)展很快，在電力系統(tǒng)中的應用逐漸增多。鋰電池的主流技術包括碳酸鋰、磷酸鋰鐵、聚合物鋰電池和錳酸鋰電池等，偏重于電力系統(tǒng)的功率型應用，包括調頻、調壓及波動控制等。液流電池中技術最成熟的是全釩液流儲能電池，也有研究機構在研究鐵鉻液流電池。主要是電力系統(tǒng)的能量型應用，包括提高可再生能源發(fā)電效率、電網調峰和分布式儲能等。鉛炭電池目前主要用于提高電網的電能質量。(見表4)

美國、日本、歐洲和中國的電力系統(tǒng)中化學儲能的應用處于領先水平。日本是高度城市化的國家，用電峰谷負荷差異大，電網用于擴容的投資巨大，儲能的作用是提高電網的利用效率、延緩擴容升級投資以及家用備用電源等;美國的電力交易商業(yè)化市場程度較高，儲能的應用主要是針對分布式微網及電力調頻應用。中國和歐洲的可再生能源發(fā)展迅速，儲能主要作用是加強現(xiàn)有電網接納可再生能源的能力。

液流電池、鋰電池和鈉硫電池等化學儲能技術在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都有所應用，并逐漸體現(xiàn)其綜合價值，項目的數量和規(guī)模逐年增加。美國、中國、日本、歐洲由于電網結構的不同，對儲能應用的側重點有所差異。更多應用項目的實施會引導和推進技術的完善以及市場的商業(yè)化。