一文了解儲(chǔ)能電池那些事兒

　　一、電池儲(chǔ)能地位

　　從外部來看，我國(guó)是一個(gè)能源進(jìn)口大國(guó)，60%的一次能源依賴進(jìn)口，這給能源安全戰(zhàn)略帶來很大風(fēng)險(xiǎn)；從內(nèi)部來看，我國(guó)電源結(jié)構(gòu)體系中，煤電消耗占比60%以上(2016年以前)，改善能源結(jié)構(gòu)，積極發(fā)展新能源和清潔綠色能源無疑成當(dāng)務(wù)之急。

　　風(fēng)能和太陽(yáng)能是新能源發(fā)電的絕對(duì)主力，但均具有波動(dòng)大、難預(yù)測(cè)等特點(diǎn)，而電池儲(chǔ)能具有調(diào)度響應(yīng)快、配置靈活、控制精準(zhǔn)、環(huán)境友好等特點(diǎn)，成為新能源發(fā)電的最佳搭檔，這已是行業(yè)共識(shí)并得到了國(guó)家相關(guān)部門認(rèn)可。

　　雖然燃?xì)獍l(fā)電和抽水蓄能電站也能完成一部分新能源調(diào)峰工作，但平滑輸出和調(diào)頻效果遠(yuǎn)不及電池儲(chǔ)能。集中在同一個(gè)地方的風(fēng)電與光伏發(fā)電雖然可自然平衡一部分輸出波動(dòng)(如風(fēng)光互補(bǔ)效應(yīng))，不過既無風(fēng)又無光的時(shí)刻也會(huì)時(shí)有發(fā)生，因此配套一定規(guī)模的電池儲(chǔ)能電站是新能源電站實(shí)現(xiàn)跟蹤計(jì)劃發(fā)電的終極選擇。

　　據(jù)國(guó)家權(quán)威部門預(yù)測(cè)，到2030年，我國(guó)風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到8.33億千瓦。假設(shè)按2%的比例來配套儲(chǔ)能，新能源發(fā)電配套用儲(chǔ)能裝機(jī)將至少達(dá)到1600萬千瓦。

　　與新能源發(fā)電配套的儲(chǔ)能電站有多種存在形式，光儲(chǔ)一體、風(fēng)儲(chǔ)一體、風(fēng)光儲(chǔ)一體等，從使用效果、利用效率、調(diào)度方便和商業(yè)模式等幾方面綜合考量，筆者認(rèn)為百兆瓦以上規(guī)模的獨(dú)立儲(chǔ)能電站將占主流位置。

　　二、電池儲(chǔ)能價(jià)值

　　電池儲(chǔ)能既有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更有社會(huì)價(jià)值(經(jīng)濟(jì)價(jià)值以外的各種價(jià)值)，從某些角度來看，其社會(huì)價(jià)值遠(yuǎn)超過其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，比如其軍事價(jià)值、電力安全價(jià)值、能源戰(zhàn)略價(jià)值等。僅從經(jīng)濟(jì)價(jià)值來說，主要看其規(guī)模大小和使用場(chǎng)合，如充電寶只能解決一兩個(gè)手機(jī)用戶一天的移動(dòng)使用問題；家庭儲(chǔ)能或備電應(yīng)急儲(chǔ)能電源，只能解決一家一戶的部分用電或臨時(shí)停電問題；用戶側(cè)儲(chǔ)能通常只考慮利用峰谷電價(jià)差削峰填谷以及需求側(cè)響應(yīng)等問題。

　　上述列舉的幾種儲(chǔ)能應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)回報(bào)期都比較長(zhǎng)或者沒有，甚至還存在一定的投資風(fēng)險(xiǎn)(比如用戶側(cè)儲(chǔ)能就有可能因?yàn)榉骞炔顑r(jià)變小而延長(zhǎng)預(yù)估回報(bào)期)。

　　相比之下，大規(guī)模儲(chǔ)能(100MWh以上)因響應(yīng)速度快和控制精準(zhǔn)以及具有雙向調(diào)節(jié)等特性，如能被電網(wǎng)調(diào)度使用在調(diào)頻調(diào)峰等電網(wǎng)安全策略領(lǐng)域，社會(huì)價(jià)值巨大，同時(shí)回報(bào)也豐厚(主要是調(diào)頻服務(wù)費(fèi)、容量服務(wù)費(fèi)等)，然而前提是要有開放的電力市場(chǎng)(包括電力輔助服務(wù)市場(chǎng))。

　　三、未來電池儲(chǔ)能的主戰(zhàn)場(chǎng)

　　盡管新能源微電網(wǎng)、分布式光伏發(fā)電以及用戶側(cè)調(diào)峰(削峰填谷)都會(huì)用到儲(chǔ)能技術(shù)，筆者認(rèn)為電池儲(chǔ)能大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹请娋W(wǎng)側(cè)輸配電等方面。百兆瓦以上規(guī)模的、獨(dú)立的、可被電網(wǎng)直接調(diào)度的電池儲(chǔ)能電站，不僅可以保證電網(wǎng)的供電安全，還可以提高局部地區(qū)電能質(zhì)量，電池儲(chǔ)能甚至還將顛覆傳統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)規(guī)則，提高設(shè)備利用率，減少資源浪費(fèi)，延緩增容建設(shè)周期。

　　隨著未來電力市場(chǎng)的逐步放開，電力現(xiàn)貨交易和電力輔助服務(wù)市場(chǎng)必將催生大批儲(chǔ)能電站的誕生。

　　四、儲(chǔ)能電池選擇

　　作為配合光伏發(fā)電接入，實(shí)現(xiàn)削峰填谷、負(fù)荷補(bǔ)償，提高電能質(zhì)量應(yīng)用的儲(chǔ)能電站，儲(chǔ)能電池是非常重要的一個(gè)部件，必須滿足以下要求：

　　容易實(shí)現(xiàn)多方式組合，滿足較高的工作電壓和較大工作電流；電池容量和性能的可檢測(cè)和可診斷，使控制系統(tǒng)可在預(yù)知電池容量和性能的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)電站負(fù)荷的調(diào)度控制；高安全性、可靠性：在正常使用情況下，電池正常使用壽命不低于1--5年；在極限情況下，即使發(fā)生故障也在受控范圍，不應(yīng)該發(fā)生爆炸、燃燒等危及電站安全運(yùn)行的故障；具有良好的快速響應(yīng)和大倍率充放電能力，一般要求5-10倍的充放電能力；較高的充放電轉(zhuǎn)換效率；易于安裝和維護(hù)；具有較好的環(huán)境適應(yīng)性，較寬的工作溫度范圍。

　　從初始投資成本來看，鋰離子電池有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，鈉硫電池和全釩液流電池未形成產(chǎn)業(yè)化，供應(yīng)渠道受限，較昂貴。從運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本來看，鈉硫需要持續(xù)供熱，全釩液流電池需要泵進(jìn)行流體控制，增加了運(yùn)營(yíng)成本，而鋰電池幾乎不需要維護(hù)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能電站應(yīng)用現(xiàn)狀和電池特點(diǎn)，建議儲(chǔ)能電站電池選型主要為磷酸鐵鋰電池。不建議使用鉛酸電池的原因是電池壽命問題，大品牌鉛酸蓄電池在頻繁充放電的情況下大約只有2.5-3年的壽命，鋰電池的壽命會(huì)長(zhǎng)很多。