興儲世紀 | 儲能系統的分類及應用

構建以新能源為主體的新型電力系統的關鍵，在于提升系統的靈活性。儲能作為重要的調節資源，對于促進新能源高比例消納、保障電力安全供應和提高電力系統運行效率具有重要作用。與化石能源相比，風電、光伏等新能源是“看天吃飯”的不穩定電源，而儲能可有效解決新能源出力與用電負荷時空不匹配的問題，實現新能源充分消納利用。

儲能或儲能技術指的是將較難儲存的能源形式轉換成技術上較容易且成本上較低廉的形式儲存起來，儲能的形式多樣化，根據能量存儲形式的不同，儲能分為電儲能、熱儲能和氫儲能。電儲能是最主要的儲能方式，又分為電化學儲能(鉛酸電池、鋰電池和鈉電池儲能)和機械儲能(抽水蓄能、壓縮空氣和飛輪儲能)兩種類型。

【資料圖】

按照投資規模的大小，又可分為集中式儲能系統和分布式儲能系統。集中式儲能主要作用于電源端和電網端，而小容量分布式儲能則作用于用戶端。集中式儲能主要以抽水蓄能、壓縮空氣儲能以及大容量電池儲能為代表，集中式儲能在提升電力系統運行的經濟性、環保性、靈活性、可靠性以及系統彈性等方面都有著顯著效益，主要體現在以下幾個方面。

(1)系統削峰填谷。儲能具有能量轉移特性，可將新能源峰值出力時段的電量轉移至新能源谷值出力時段，從一定程度上降低源荷時序不匹配帶來的系統峰谷差。(2)平抑新能源出力波動。相較于常規發電機組，儲能具備快速爬坡能力，可以充分應對新能源瞬時波動導致的功率調節需求，從而提高電網消納新能源能力。(3)延緩系統設備投資。儲能具有電力和電量的雙重優勢，可以實現對其他系統設備的替代，包括減緩輸電阻塞導致的線路、變壓器以及靈活機組投建，從而節省不必要開支，提升系統整體效益。

抽水蓄能具有大規模能量吞吐能力，放電時間在小時級及以上，具有長時間尺度的電網調峰及電力平衡能力，主要解決新能源間歇性問題，提升系統調峰能力、系統安全性、特殊天氣場景下電力供應保障能力，對電力系統平衡和電網安全作用明顯。

以電化學儲能為代表的新型儲能具有精準控制、快速響應、布局靈活等特點，持續放電時間為分鐘至小時級，充放電轉換靈活，能夠有效支撐節點電壓、平抑系統頻率波動，將不穩定的新能源出力轉化為穩定可靠的電力供應。主要解決新能源波動性問題，提高新能源并網性能，改善電能質量，提供緊急功率支撐，實現負荷削峰填谷。

氫能具備清潔高效的優勢，可有效替代天然氣、石油和煤炭，解決風電、光伏等可再生能源不穩定和低能量密度問題，最終實現高比例可再生能源的中長期(季節)供需平衡。隨著電—氫轉換技術的不斷進步和成本的不斷降低，氫能將有望逐步實現規?；瘧谩?/p>

按照儲能的應用場景可分為發電側(新能源側)、輸配電側(電網側)和用電側(用戶側)三大場景。

01、發電側(新能源側)

從發電側的角度看，儲能的需求終端是發電廠。由于不同的電力來源對電網的不同影響，以及負載端難預測導致的發電和用電的動態不匹配，發電側對儲能的需求場景類型較多，包括能量時移、容量機組、負荷跟蹤、系統調頻、備用容量、可再生能源并網等六類場景。

在大型光伏發電站和風力發電站配上儲能，最主要的功能是接受調度平滑電網負荷，服從并跟蹤上級電網的計劃曲線。當發電輸出功率超過計劃曲線時，將多余能量存入儲能電池;當發電輸出功率低于計劃曲線時，將儲能電池能量輸入到電網。削峰填谷是發電側儲能的另一個重要功能，發電輸出功率受限時，將多余能量存入儲能電池，發電輸出功率不受限時，將儲能電池能量輸出電網。

02、輸配電側(電網側)

電網側儲能是在輸配電網中建設的儲能，作為電網中優質的有功無功調節電源，其主要功能是有效提高電網安全水平，實現電能在時間和空間上的負荷匹配，增強可再生能源消納能力，在電網系統備用、緩解高峰負荷供電壓力和調峰調頻方面意義重大。

電網側儲能是基于電網公司開展的，項目高度集中，而且儲能容量規模較大。電網公司本身就具備實力規模、足以支撐其開展儲能業務，而且電網公司本身也承擔著一定的責任，其儲能項目的意義不能以簡單的峰谷套利來計算，而且儲能設施由電網集中統一調度執行，效果更好、發揮作用更大，儲能也變得更有價值。

03、用電側(用戶側)

用戶側儲能是把儲能電池安裝在用戶端，在電價較低時或者使用光伏和風電等新能源存儲電能，在電價高峰期或者電網停電時使用存儲好的電能，用戶側儲能基本不參與電網調節，儲存的電能只提供給用戶，用戶側儲能有多種模式：

用戶分時電價管理

電力部門將每天 24 小時劃分為高峰、平段、低谷等多個時段，對各時段分別制定不同的電價水平，即為分時電價。用戶分時電價管理和能量時移類似，區別僅在于用戶分時電價管理是基于分時電價體系對電力負荷進行調節，而能量時移是根據電力負荷曲線對發電功率進行調節。

容量費用管理

我國對供電大的工業企業實行兩部制電價：電量電價指的是按照實際發生的交易電量計費的電價，容量電價則主要取決于用戶用電功率的最高值。儲能電池充放電可調可控，利用電費的峰谷價差，晚上用電低谷時從電網儲存電能，白天用電高峰時從蓄電池釋放出來，幫助企業進行電量峰值的管理，減少工廠分時電價的高峰期電費，有條件的企業還可以節省容量費用。

提高電能質量

在用戶側，儲能系統同樣可以進行平滑電壓、頻率波動，儲能變流器和光伏逆變器功率因素可控可調，改善工廠內電網環境，避免因功率因素超標而罰款，較高的功率因素也可以讓工廠減少線路和設備電量損耗。

提升供電可靠性

緊急情況備用電源，儲能可以提高供電可靠性，當發生停電故障時，儲能能夠將儲備的能量供應給終端用戶，避免了故障修復過程中的電能中斷，以保證供電可靠性。

集中式儲能，主要是在電源側，在我國以抽水蓄能為主，還包括氫儲能、鹽穴壓縮空氣儲能、大型地面光伏發電側配的電化學蓄能。分布式儲能以用戶側為主，也包括一部分電網側儲能和小型電源側儲能，都是采用電化學蓄能。

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