儲(chǔ)能或儲(chǔ)能技術(shù)指的是把能量儲(chǔ)存起來,在需要時(shí)使用的技術(shù)。儲(chǔ)能技術(shù)將較難儲(chǔ)存的能源形式,轉(zhuǎn)換成技術(shù)上較容易且成本低的形式儲(chǔ)存起來。例如:太陽能熱水器將光能(輻射)存在熱水(熱能)里,電池將電能存在電化學(xué)能里。目前大型儲(chǔ)能系統(tǒng)主要為水力發(fā)電和抽蓄發(fā)電。電網(wǎng)儲(chǔ)能指的是用在電網(wǎng)的大型儲(chǔ)能裝置。
從廣義上講,儲(chǔ)能即能量存儲(chǔ),是指通過一種介質(zhì)或者設(shè)備,把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲(chǔ)起來,基于未來應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。從狹義上講,儲(chǔ)能特指針對(duì)電能的存儲(chǔ),即利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)起來并在需要時(shí)釋放的一系列技術(shù)和措施。
根據(jù)不同的存儲(chǔ)介質(zhì)和技術(shù)路線,儲(chǔ)能主要分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能五大類,其中機(jī)械儲(chǔ)能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等,電化學(xué)儲(chǔ)能包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉離子電池、液流電池等,電磁儲(chǔ)能包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等。
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS),主要由儲(chǔ)能電池,功率轉(zhuǎn)換( PCS),電池管理( BMS),能量管理(EMS)等幾部分組成。
1)電池管理系統(tǒng)BMS:擔(dān)任感知角色,主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測、評(píng)估、保護(hù)以及均衡等;
2)能量管理系統(tǒng)EMS:擔(dān)任決策角色,主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等;
3)儲(chǔ)能變流器PCS:擔(dān)任執(zhí)行角色,主要功能為控制儲(chǔ)能電池組的充電和放電過程,進(jìn)行交直流的變換。
壓縮空氣儲(chǔ)能,在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣,并將空氣高壓密封;在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期,釋放壓縮空氣,推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。壓縮空氣儲(chǔ)能是一種能夠?qū)崿F(xiàn)大容量、長時(shí)間儲(chǔ)能的電力儲(chǔ)能系統(tǒng),是極具潛力的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。壓縮空氣儲(chǔ)能可分為補(bǔ)燃式和非補(bǔ)燃式兩類,我國現(xiàn)有投產(chǎn)均為非補(bǔ)燃式,其中蓄熱式(絕熱)系統(tǒng)為主流。
飛輪儲(chǔ)能是一種源于航天的先進(jìn)物理儲(chǔ)能技術(shù),是指利用電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,在需要的時(shí)候通過飛輪慣性拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電,將儲(chǔ)存的機(jī)械能變?yōu)殡娔茌敵?即所謂的飛輪放電)的一種儲(chǔ)能方式。適用于不間斷電源(UPS)、軌道交通、電網(wǎng)調(diào)頻、電網(wǎng)調(diào)峰等高功率、短時(shí)間放電、頻繁充放電的場景。
電化學(xué)儲(chǔ)能利用電化學(xué)電池將電能儲(chǔ)存起來,在需要時(shí)釋放電能。電化學(xué)儲(chǔ)能包含鋰電池、鉛酸電池、鈉硫電池、液流電池等,是目前應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮碾娏?chǔ)能技術(shù),其中鋰電池占據(jù)主導(dǎo)。
中國電力市場需求進(jìn)一步增大和非化石能源發(fā)電裝機(jī)量的容量和比例不斷增加給儲(chǔ)能的市場擴(kuò)容帶來更多發(fā)展空間。截至2022年底,全國已投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)870萬千瓦,平均儲(chǔ)能時(shí)長約2.1小時(shí),比2021年底增長110%以上。其中,從2022年新增裝機(jī)技術(shù)占比來看,鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)占比達(dá)94.2%,仍處于絕對(duì)主導(dǎo)地位,新增壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能技術(shù)占比分別達(dá)3.4%、2.3%,占比增速明顯加快。此外,飛輪、重力、鈉離子等多種儲(chǔ)能技術(shù)也已進(jìn)入工程化示范階段。
儲(chǔ)能海外市場高速發(fā)展主要集中在戶儲(chǔ)和便攜式儲(chǔ)能兩大領(lǐng)域,歐洲和美國是全球戶用儲(chǔ)能裝機(jī)主力,各占據(jù)約1/4的市場。高速發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素有以下幾方面:
1. 地緣政治因素影響,能源自給率低,消費(fèi)電價(jià)不斷上漲,推動(dòng)戶儲(chǔ)滲透率提升。
2. 海外建筑多以低樓層獨(dú)立建筑為主,儲(chǔ)能裝機(jī)建設(shè)難度低,市場需求量大。
3. 由于戶外文化盛行和部分地區(qū)多災(zāi)的地理環(huán)境,便攜式儲(chǔ)能以歐美和日本國家為主。
預(yù)計(jì)2026年新型儲(chǔ)能累計(jì)規(guī)模將達(dá)到 48.5GW,2022-2026年復(fù)合年均增長率(CAGR)為53.3%,市場將呈現(xiàn)穩(wěn)步、快速增長的趨勢。
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