電化學儲能是通過化學反應將化學能和電能進行相互轉換來儲存能量,根據材料不同主要可分為鉛酸蓄電池、鈉硫電池、液流電池和鋰離子電池等形式,一方面,電池儲能的能量密度與能量轉換效率較高,且響應速度較快,能夠有效滿足電力系統(tǒng)調峰調頻需求;另一方面,其功率和能量可根據不同應用需求靈活配置,幾乎不受外部氣候及地理因素的影響。
電化學儲能在電力系統(tǒng)的源、網、荷側都可根據需求靈活部署,各環(huán)節(jié)效果顯著。在發(fā)電側可提高發(fā)電的穩(wěn)定性, 并提高發(fā)電質量; 在輸電環(huán)節(jié), 可降低輸電的成本; 在配電環(huán)節(jié),可以緩解企業(yè)和用戶用電壓力, 促進電網的升級擴容; 在送電環(huán)節(jié), 可通過峰谷差套利, 進而減少企業(yè)和用戶用電成本。
電化學儲能系統(tǒng)
完整的電化學儲能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、儲能變流器(PCS)以及其他電氣設備構成。電池組是儲能系統(tǒng)最主要的構成部分,負責能量存儲;電池管理系統(tǒng)主要負責電池的監(jiān)測、評估、保護以及均衡等;能量管理系統(tǒng)負責數據采集、網絡監(jiān)控和能量調度等;儲能變流器可以控制儲能電池組的充電和放電過程,進行交直流的變換。
儲能產業(yè)鏈上游主要包括電池、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)以及儲能變流器供應商;中游為系統(tǒng)集成商和安裝商,下游主要為終端用戶等。
電池是電化學儲能系統(tǒng)中最重要的部分,占儲能系統(tǒng)成本的60%,PCS構成20%,EMS構成10%,BMS構成5%,其他配件構成5%。
電化學儲能技術路線
從技術路線看,可分為鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池和鈉硫電池等,以技術經濟性較為突出的鋰離子電池為主流。
鉛酸電池:循環(huán)壽命(<2000次)、服役壽命(3-20年),結構簡單技術成熟、價格低廉、效率高;能量密度較低、壽命較短;常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源。
液流電池:循環(huán)壽命(10000次)、服役壽命(>20年),容量大、壽命長、安全性高;轉換效率低、成本高、環(huán)境要求高;用于電能質量、削峰填谷、調頻。
鈉硫電池:循環(huán)壽命(2500-5000次)、服役壽命(3-20年),響應速度快能量密度高;存在安全隱患成本高、環(huán)境要求苛刻;主要用于負荷調平、移峰、改善電能質量和可再生能源發(fā)電。
鋰離子電池:循環(huán)壽命(5000-10000次)、服役壽命(5-15年),比能量高、技術成熟、響應速度快、放電時間長,效率高;價格高、發(fā)熱存在安句題全隱制;在電動汽車計算機、移動設備和電力系統(tǒng)上泛應用。
電化學儲能的用途
電源側:電力調峰、輔助動態(tài)運行、系統(tǒng)調頻、可再生能源并網
國內電源側儲能裝機規(guī)模占比為41%,可解決光伏、風電因隨機性和不確定性而導致的棄風棄光等并網消納問題,起到平滑發(fā)電輸出的作用,進而提高新能源利用率。主要的方式為在光伏超過負荷的情況下充電以消納棄電,在光伏低谷時期釋放電能,平滑電力輸出。
電網側:緩解電網阻塞、延緩輸配電設備擴容升級
國內電網側儲能裝機規(guī)模占比為35%,主要參與電力輔助中的調峰調頻環(huán)節(jié)。調峰是指在用電高峰為電網提供額外電量,調頻是指精準調節(jié)波動電壓及功率。儲能系統(tǒng)可以在用電谷段充電,在用電峰段放電來進行調峰,實現調峰收益,同時提高資源利用效率。
用戶側:峰谷價差套利、容量電費管理、提高供電可靠性
國內用戶側儲能裝機規(guī)模占比為24%,削峰填谷是指利用儲能系統(tǒng)在用電低谷時段充電,高峰時段放電的方式,達到利用峰電電價差異減少度電成本的目的。
電化學儲能行業(yè)市場規(guī)模
根據CNESA 的統(tǒng)計數據,截至 2022 年末全球儲能累計裝機功率 273.2GW,其中抽水蓄能占比 79.3%,首次低于 80%,電化學儲能占比大幅提升至 18.8%。全球新增儲能裝機方面,電化學儲能呈現快速增長態(tài)勢,2018 至 2022 年期間全球電化學儲能裝機規(guī)模的復合年均增長率達 61.87%。
據 CNESA 統(tǒng)計,截至 2022 年底全球已投運電化學儲能的累計裝機規(guī)模約為45.52GW,較上一年末增長 87.10%,其中鋰離子電池儲能市場份額 94.87%,占據絕對主導地位。截至 2022 年末我國電化學儲能市場累計裝機規(guī)模達到 12.87GW,當年同比增長 132.27%,其中鋰離子電池儲能的累計裝機規(guī)模占比約 95.53%。
全球新型儲能市場累計裝機規(guī)模
我國新型儲能市場累計裝機規(guī)模
根據 CNESA 全球儲能項目庫的不完全統(tǒng)計,截至 2022 年底,中國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模 59.8GW,占全球市場總規(guī)模的 25%,較上一年末增長 38%。新型儲能繼續(xù)高速發(fā)展,累計裝機規(guī)模達到 13.1GW/27.1GWh,功率規(guī)模年增長率達 128%,能量規(guī)模年增長率達 141%。
原標題:什么是電化學儲能?