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从储能和电力系统的关系看储能技术的发展趋势

北极星储能网  来源:清华能源互联网研究院  作者:张亦弛  2017/9/5 9:18:26  我要投稿  

北极星储能网讯:作为能源体系的重要组成部分、能源互联网的主要环节之一,储能储能技术的发展近年来获得了学术界和产业界的极大重视。以锂离子电池技术为代表的储能技术取得了足进步并获得了相当广泛的应用,成为新能源汽车产业蓬勃发展的核心因素。

同时,储能技术是纷繁复杂,涉及众多学科交叉融合的一大类技术体系,具有诸多技术指标,见下图。那么,储能技术的发展方向应该如何呢?我们不妨立足电力系统已经成为社会生活的关键组成部分,储能发挥的作用相当程度上和网电类似这一事实,以实际需求为导向,从储能和电力系统的关系出发通过不同的应用情景看储能技术的发展趋势。

储能技术的评价指标体系

简单而言,考虑到电力系统和储能在满足用能侧需求方面的相似性,储能技术的应用情景可以分为强联系情景(用能侧可以完全使用网电,储能系统随时能和电力系统进行能量交换且能量交换的时间远小于储能系统供能时间)、中联系情景(用能侧不能直接使用网电或使用受限,储能系统和电力系统进行能量交换的时间和储能系统供能的时间基本可比)和弱联系情景(用能侧不能直接使用网电,储能系统和电力系统进行能量交换的时间相当程度上大于储能系统供能时间,甚至很难使用网电充能)三种。见下图。

储能和电力系统的不同关系情景

强联系情景下储能技术的发展趋势

对于强联系情景,网电本身就是储能应用的强大替代品。立足于峰谷差套利、可再生能源消纳等应用方式的储能技术,不论抽水蓄能、压缩空气储能、蓄电池或液流电池等,其核心痛点在于考虑能量循环效率,循环寿命与日历寿命等各种因素后,储能技术的度电储能成本(可以理解为储能系统向用能侧放出一度电的综合成本)是否可以廉价到低于峰谷价差,并取得投资收益的程度。所以,应用于强联系应用情景的储能技术,其发展趋势主要是在保证安全性的前提下降低度电储能成本——抽水蓄能技术因此而诞生、发展、成熟并成为目前装机容量最大的储能技术,见下图;压缩空气储能技术,铅酸/铅炭电池技术,液流电池技术,钠硫电池技术和锂离子电池技术,对标供热价格的储热技术等,都将遵循这条发展路径。

美国能源部的全球储能数据库统计的储能设施装机容量

特殊需要说明的是,上述假设要求网电是理想化的。事实上,当储能系统为不够理想的电力系统提供补充时,应用的收益可能更高。如美国CAISO电力市场中储能参加调频等辅助服务可以获取可观收益,见下图;储能设施替代建设成本较高,用于满足调峰调频爬坡等需求的燃煤/燃气电站也可以实现更低的社会总成本等。在为电力系统提供补充时,储能技术的发展趋势则是提高满足特定需求的性能,或降低满足特定需求所付出的成本——具备相当程度灵活性的铅酸/铅炭电池技术,锂离子电池技术乃至超级电容技术等,将力争以此分得电力系统范围内的可观利润。

典型月CAISO电力市场中储能项目参与辅助服务的收益情况

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