李春陽 李立強 羅易 周承軍

摘? 要：2018年，全球投運儲能項目的累計裝機規(guī)模達到180.9 GW，同比增長3%，其中的抽水蓄能裝機規(guī)模最大，達到170.7 GW，同比增長1.0%，電化學儲能裝機規(guī)模緊跟其后，為6.5 GW，同比增長121%。相比抽水蓄能，電化學儲能的安裝地點不受限制，建設規(guī)?？筛鶕嶋H要求進行設計，可以接入各種能源，是以后未來發(fā)展存儲能源的主要路線。

關鍵詞：電化學儲能;技術應用;UPS系統(tǒng)

中圖分類號：O646? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

目前我國當下處于能源轉型與創(chuàng)新時期，這對于儲能行業(yè)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)和機遇。儲能系統(tǒng)在新能源、重要負荷、電網支撐以及智能電網建設中起到重要的作用。目前電化學儲能系統(tǒng)在市場上的技術應用有：削峰填谷、負荷跟蹤;平抑功率波動，提高電能質量;備用電源，提高敏感負荷供電的可靠性;參與智能電網建設、調頻調功功能等。

1 電化學儲能概述

相比其他的儲能方式，電化學儲能系統(tǒng)具有適應頻繁的充放電轉換、毫秒級的響應速度、較高的容量等特點以及較為成熟的商業(yè)化應用，在能源互聯(lián)網項目中得到了較大規(guī)模的應用，其主要由蓄電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能源管理系統(tǒng)（EMS）、儲能雙向變流器（PCS）、交直流配電柜、消防設施及其他相關附件構成。電化學儲能系統(tǒng)的不同特性主要是由蓄電池決定的，市場上主流的蓄電池如下。

1.1 三元鋰電池組

三元鋰電池具有電壓高、比能量大、體積小、質量輕和循環(huán)壽命長等優(yōu)勢，其能量密度是所有鋰電池當中排名第一的，大約為250 kWH/m3，但能量大導致安全性能較差。

1.2 磷酸鐵鋰電池組

磷酸鐵鋰電池同樣具有鋰電池的電壓高、比能量大、體積小、質量輕和循環(huán)壽命長等優(yōu)勢，但是其能量密度沒有三元鋰電池高，但是其安全性能是鋰電池當中較好的，且壽命在鋰電池當中最長。

1.3 鉛碳電池

鉛炭電池是近年來新興的一種蓄電池產品，是從傳統(tǒng)的鉛酸電池改進而來，使鉛炭電池的大倍率充放電性能和循環(huán)壽命遠高于普通鉛酸蓄電池。鉛炭電池中鉛資源的回收利用率極高，可以實現(xiàn)鉛的循環(huán)使用，即使鉛炭電池壽命終止，也存在很大的商業(yè)價值。其優(yōu)異的性能、較高的安全性、突出的性價比優(yōu)勢使鉛炭電池在新能源和電力儲能領域得到廣泛應用。

2 電化學儲能系統(tǒng)典型技術應用

2.1 光伏電站棄光再利用儲能系統(tǒng)

在有些光伏電站棄光地區(qū)，其光伏上網電價高，限電措施是根據時間段限電，該類光伏電站可建設電化學儲能系統(tǒng)限發(fā)時間段的電量儲存起來，在不限發(fā)時間段一起送出至電網，其設計方案如圖1所示。

電化學儲能系統(tǒng)在光伏的逆變器直流側連接，采用進行DC/DC耦合方式，相比AC/DC耦合方式節(jié)省了升壓設備，降低了成本。

2.2 儲能UPS

在重要的負荷場所下，電化學儲能系統(tǒng)結合UPS系統(tǒng)設計，對重要的負荷作為備用電源，象：數據中心、學校等。與UPS系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢在于：無須并網手續(xù)，解決了原有UPS配套的電池長期處于浮充電狀態(tài)，激活電池，SOC設定適當的余度，保證原有負荷的應急供電余量，可以進行削峰填谷產生效益，并且對原有的UPS不動硬件的改動，只需要改變控制邏輯程序，電化學儲能系統(tǒng)作為UPS模塊化控制邏輯如圖2所示。

2.3 直流微電網

直流微電網是以直流配電的形式，通過直流母線很好地將各個分布式電源融合起來并加以協(xié)調控制，同時又能將直流電直接輸送給對電能質量有要求更高的直流負載。儲能系統(tǒng)在里面平滑功率。調節(jié)直流微電網的波動，在極端情況下保證直流微電網系統(tǒng)內重要負荷持續(xù)供電一段時間，其直流微電網的系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

相比交流微電網，直流微電網優(yōu)勢在于：分布式電源與直流母線的連接更加簡便、易于實現(xiàn)分布式電源間的協(xié)調控制、線路損耗低，沒有無功功率平衡和穩(wěn)定問題，電網運行可靠性更高。

2.4 電網側的調峰調頻

隨著我國新能源的大規(guī)模建設和迅猛的發(fā)展，我國的可再生能源發(fā)電占比高達26.7%，其中可再生能源中的光伏發(fā)電占了很大的比例，其白天根據太陽輻射強弱發(fā)電特性也將影響到電網頻率和功率因素。加上目前電網負荷變化主要是夏季降溫，冬季取暖等特性造成電網的尖峰負荷明顯。

儲能電站充電時，可以輔助調峰，減少峰谷差，放電時，作為調峰電源，支撐負荷。相比傳統(tǒng)的火力發(fā)電調頻調峰，電化學儲能具有布置靈活、反應速度快（毫秒級），滿足正常調節(jié)及緊急響應調節(jié)要求，擴大源網荷規(guī)模，并且通過調節(jié)儲能充放電功率，還可實現(xiàn)對受電斷面功率的靈活控制，防止出現(xiàn)超調度運行限額，造成電網阻塞問題。 儲能系統(tǒng)的調峰調頻示意圖如圖4所示。

3 結語

電化學儲能系統(tǒng)以其具有調峰、調頻、應急、備用電源、黑啟動、需求側響應支撐等特點，在電網和新能源互聯(lián)網當中起到支撐作用，有利于提高整個電網系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經濟性能。該文對電化學儲能系統(tǒng)的技術應用做了簡單的探討和歸納，這幾種技術應用也是電化學儲能系統(tǒng)未來發(fā)展的方向，該文后續(xù)將持續(xù)關注行業(yè)內的動態(tài)，對關鍵技術和商業(yè)模式進行探討和研究。

參考文獻

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