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儲能是能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略中不可或缺的一環(huán)，近年來儲能支持政策頻發(fā)、技術(shù)不斷成熟、成本持續(xù)下降，儲能商業(yè)化運作的空間不斷提升，前景廣闊。本文將主要講解儲能系統(tǒng)的組成、儲能系統(tǒng)的集成方式、儲能在新型電力系統(tǒng)的作用、儲能的市場化應(yīng)用四個方面。

1儲能系統(tǒng)的組成

儲能技術(shù)主要包括了機械儲能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能）、電磁儲能（如超導(dǎo)儲能、超級電容儲能）、電化學(xué)儲能（如磷酸鐵鋰、三元鋰電池）、化學(xué)儲能（合成天然氣、電解水）、熱儲能（儲熱、儲能）等等，目前應(yīng)用最為成熟的就是抽水蓄能，而應(yīng)用前景最廣、熱度最高的是電化學(xué)儲能。

電化學(xué)儲能系統(tǒng)主要由電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)（BMS）、熱管理系統(tǒng)、儲能變流器（PCS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）組成。

1.電池系統(tǒng)

是指將電化學(xué)電芯通過一定的技術(shù)手段進行串并聯(lián)形成電池包、電池簇。

目前我國新型儲能系統(tǒng)中仍以鋰離子電池儲能為主，而鋰電池主要以磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池為主。三元鋰電池具有較高的能量密度，主要應(yīng)用在動力電池上，而磷酸鐵鋰相對來說安全性較好，在我國的電力儲能系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛。

2.電池管理系統(tǒng)（BMS）

電池管理系統(tǒng)是電池與用戶之間溝通的橋梁，安裝于儲能電池組內(nèi)，負責(zé)對儲能電池組進行電壓、溫度、電流、容量等信息的采集，實時狀態(tài)監(jiān)測和故障分析，同時通過CAN總線與PCS、監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)機通信，實現(xiàn)對電池進行優(yōu)化的充放電管理控制。

3.熱管理系統(tǒng)

熱管理系統(tǒng)簡單地講就是對電池的溫度進行實時監(jiān)控，不斷將溫度調(diào)節(jié)至電池最舒適的工作溫度以保證系統(tǒng)在高效運行的同時延年益壽。

4.儲能變流器

儲能變流器又叫功率變換系統(tǒng)，連接于電池系統(tǒng)與電網(wǎng)(和/或負荷)之間的實現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的裝置，實際就是儲能單元中功率調(diào)節(jié)的執(zhí)行設(shè)備。

5.能量管理系統(tǒng)

能量管理系統(tǒng)是儲能系統(tǒng)的大腦，主要目的是實現(xiàn)能量的實時監(jiān)控、診斷分析、故障切換、合理調(diào)度等。

2儲能系統(tǒng)的集成方式

儲能系統(tǒng)的集成方式主要方式分為三種：集中式集成方案，智能組串式集成方案、智慧模塊式集成方案。

1.集中式集成方案

主要是指將近萬顆電芯先串聯(lián)后并聯(lián)集中布置，直流匯流后集中并網(wǎng)的方式。

由于這種方式相對而言造價更低，因此目前應(yīng)用較為廣泛，但這種方案在實際運行中容易造成單電池包故障導(dǎo)致整簇電池?zé)o法使用、單PCS故障導(dǎo)致整個儲能系統(tǒng)無法工作等問題，隨著智能組串式和智慧模塊式的發(fā)展和成本降低，預(yù)計集中式方案在后續(xù)應(yīng)用中會越來越少。


2.智能組串式集成方案

主要是應(yīng)用電力電子技術(shù)可控性解決鋰電池之間的不一致性、不確定性；該種方案的特點是：

（1）采用分布式空調(diào)以控制每個電池簇的溫度在合理區(qū)間。

（2）電池包內(nèi)置電池優(yōu)化器，確保電池持續(xù)穩(wěn)定的高效輸入輸出，單電池包或單PCS故障不會導(dǎo)致整簇電池或整個儲能系統(tǒng)無法工作。

（3）每個電池簇進行并聯(lián)，單電池簇故障，不會導(dǎo)致整個儲能系統(tǒng)無法工作。

（4）不需要在后續(xù)運行維護中對電池包進行性能參數(shù)標(biāo)定。

（5）采用智能電池簇控制器，每個電池簇接入1個DC/DC模塊，可以將每個電池簇的充放電壓做到一致，防止每個電池簇之間形成環(huán)流。

該種方式從理論上分析，可靠性、穩(wěn)定性安全系數(shù)會更高，但目前處于起步階段，并未得到實際大量項目的驗證，其可靠性、穩(wěn)定性有待檢驗。


①門窗式分布式空調(diào) ②電池包+電池優(yōu)化器 ③電池簇

④智能電池簇控制器 ⑤直流配電柜+消防系統(tǒng)

3.智慧模塊式集成方案

將電池、電池管理系統(tǒng)BMS、變流系統(tǒng)PCS、主動安全系統(tǒng)、智能配電系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)融于單個標(biāo)準(zhǔn)化室外機柜（尺寸類似開關(guān)柜），單簇成柜，簇間安全隔離，PACK級浸沒式消防技術(shù)形成一體化可即插即用的智慧能量塊系統(tǒng)。

與智能組串式一樣，雖說理論上可靠性、穩(wěn)定性高，但該種方式目前也處于起步階段，并未得到實際大量項目的驗證，可靠性、穩(wěn)定性有待檢驗。


3儲能在新型電力系統(tǒng)的作用

新型儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的發(fā)/輸/配/用的各個環(huán)節(jié)均具有一定的應(yīng)用價值，儲能的應(yīng)用非常廣泛，不是一個環(huán)節(jié)，而是對發(fā)輸配用的全方位融入，主要體現(xiàn)在：

1.發(fā)電側(cè)：主要可用于調(diào)峰服務(wù)、調(diào)頻服務(wù)、系統(tǒng)分備用、發(fā)電+輔助服務(wù)、電壓調(diào)節(jié)、黑啟動等等。

2.輸配網(wǎng)：可應(yīng)用于阻塞管理、延緩擴容升級、應(yīng)急電源、低電壓治理等等。

3.用戶側(cè)：可應(yīng)用于削峰填谷、需求側(cè)響應(yīng)、備用電源、電能質(zhì)量改善等等。

4.新能源并網(wǎng)：可有效平抑處理波動、提高新能源消納、進行微網(wǎng)調(diào)節(jié)等等。


4儲能的市場化應(yīng)用

儲能在電力系統(tǒng)的發(fā)/輸/配/用上都有一定的應(yīng)用價值，但是目前也只有在發(fā)電側(cè)和工商業(yè)用戶側(cè)取得了較好的市場化應(yīng)用效果。儲能在發(fā)電側(cè)主要是用于調(diào)峰調(diào)頻、黑啟動、系統(tǒng)備用等應(yīng)用場景，市場化運作空間有限，隨著儲能技術(shù)的不斷發(fā)展，儲能系統(tǒng)成本不斷降低，同時《關(guān)于進一步完善分時電價機制的通知》等行業(yè)利好政策頻出，工商業(yè)用戶側(cè)已經(jīng)具有了一定的盈利空間。

1.儲能在工商業(yè)用戶側(cè)的儲能收益模式

儲能在工商業(yè)用戶側(cè)的儲能收益模式主要有峰谷套利、需量電費管理、動態(tài)增容、需求側(cè)響應(yīng)。

（1）峰谷套利

指儲能系統(tǒng)在谷值電價/平值電價時段充電，然后在峰值電價時段放出，以此方式賺取電價差額，從而減少用戶電費開支。

峰谷套利模式是最基本也是較容易實現(xiàn)的收益模式，也是目前技術(shù)條件和市場環(huán)境下在負荷中心的主要收益模式。

（2）需量電費管理

我國的電價管理目前為兩部制電價模式，電費由電度電費+基本電費兩部分構(gòu)成?；倦娰M主要是指容量或需量電費，可以通過儲能系統(tǒng)進行削峰填谷，消除尖峰負荷，平滑用電曲線，減少基本電費。

但是由于目前大多數(shù)工商業(yè)用戶側(cè)的業(yè)主方已經(jīng)非常了解兩部制電價模式，業(yè)主方可以根據(jù)自己的用電功率需求自行向供電局申請調(diào)減容量，從而減少基本電費，因此需量電費管理管理模式在儲能市場的應(yīng)用場景越來越少。

（3）動態(tài)增容

用戶的變壓器容量是固定的，當(dāng)用戶出于其需求造成變壓器重載運行時，則需要進行變壓器擴容。而儲能系統(tǒng)可實現(xiàn)容量擴增，明顯降低變壓器負載率，減少變壓器的增容費。

由于大多數(shù)工商業(yè)用戶側(cè)的業(yè)主方在廠房建設(shè)時會根據(jù)實際需求配置合適的變壓器容量，變壓器容量有一定的富裕度，只有在某些特定行業(yè)需要配置儲能降低變壓器負債率，因此動態(tài)增容模式的下的儲能應(yīng)用場景很小，基本不具備市場化運作空間。

（4）需求側(cè)響應(yīng)

是指電網(wǎng)公司通過調(diào)度用戶側(cè)儲能系統(tǒng)的容量來實現(xiàn)對電網(wǎng)整體負荷供需平衡的調(diào)節(jié)，穩(wěn)定電網(wǎng)運行，保障電網(wǎng)安全，并向用戶支付一定金額的補償。

需求側(cè)響應(yīng)模式收益的關(guān)鍵指標(biāo)是“完全響應(yīng)次數(shù)”和“出清價格”。

完全影響次數(shù)為綜合考慮啟動次數(shù)、申報競價中標(biāo)情況、儲能充放電倍率等實際情況按照儲能系統(tǒng)額定容量等效估算的響應(yīng)次數(shù)，因此完全響應(yīng)次數(shù)受需求側(cè)響應(yīng)啟動次數(shù)、申報競價中標(biāo)情況兩大主要因素影響，同時根據(jù)響應(yīng)啟動條件的約定，啟動次數(shù)還受氣候、能源結(jié)構(gòu)、疫情、經(jīng)濟發(fā)展情況等多因素的影響，實際上完全響應(yīng)次數(shù)存在非常大的不確定性。

各省市在市場化需求化響應(yīng)實施細則中對出清限價雖有規(guī)定，但每年實施細則會根據(jù)市場情況有所調(diào)整，比如廣東省2022年實施細則出清限價為0.7-3.5元/kW·h，而在2021年實施細則出清限價為0-4.5/kW·h,因此同樣存在很大的不確定性。

因此實際的需求側(cè)響雖具備一定的市場化運作空間，但是對于儲能投資方而言要實現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)盈利具備較大的難度。

2.光儲互補模式下的儲能市場化應(yīng)用

在工商業(yè)用戶側(cè)可將儲能與分布式光伏有效結(jié)合，將項目開發(fā)成為光儲一體化項目具備較好的經(jīng)濟性和應(yīng)用場景，可以預(yù)言該種模式將成為后續(xù)光儲市場開發(fā)應(yīng)用的主要模式。

儲能和光伏具有天然互補的特性，可有效彌補光伏發(fā)電對電網(wǎng)造成的的間歇性、波動性。但如果當(dāng)在光伏發(fā)電高峰時，儲能也正是處于放電的模式下，則會影響到分布式光伏的消納率，從而對光伏的經(jīng)濟性產(chǎn)生一定影響，因此光伏和儲能的結(jié)合，需要結(jié)合光伏的消納率情況來配置合適的儲能功率。

5儲能技術(shù)前景明朗、未來可期

儲能是保證未來風(fēng)、光等高隨機性、間歇性能源在電網(wǎng)系統(tǒng)進行大規(guī)模高比例并網(wǎng)裝機的根本保證，其市場化應(yīng)用場景將會越來越廣泛，儲能也是一個正在走向成熟的一個超級賽道，也將是一個萬億級的大市場，是能源革命進程中充滿機遇和幻想、技術(shù)迭代快速進步的藍海、深海。

原標(biāo)題：新能源的超級賽道：未來可期、正走向藍海、深海的儲能市場