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

1儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成

儲(chǔ)能技術(shù)主要包括了機(jī)械儲(chǔ)能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能）、電磁儲(chǔ)能（如超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能）、電化學(xué)儲(chǔ)能（如磷酸鐵鋰、三元鋰電池）、化學(xué)儲(chǔ)能（合成天然氣、電解水）、熱儲(chǔ)能（儲(chǔ)熱、儲(chǔ)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(chǔ)能。

電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)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(guò)一定的技術(shù)手段進(jìn)行串并聯(lián)形成電池包、電池簇。

目前我國(guó)新型儲(chǔ)能系統(tǒng)中仍以鋰離子電池儲(chǔ)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(dòng)力電池上，而磷酸鐵鋰相對(duì)來(lái)說(shuō)安全性較好，在我國(guó)的電力儲(chǔ)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(chǔ)能電池組內(nèi)，負(fù)責(zé)對(duì)儲(chǔ)能電池組進(jìn)行電壓、溫度、電流、容量等信息的采集，實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析，同時(shí)通過(guò)CAN總線與PCS、監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池進(jìn)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(jiǎn)單地講就是對(duì)電池的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)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(yùn)行的同時(shí)延年益壽。

4.儲(chǔ)能變流器

儲(chǔ)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(fù)荷)之間的實(shí)現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的裝置，實(shí)際就是儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)的大腦，主要目的是實(shí)現(xiàn)能量的實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷分析、故障切換、合理調(diào)度等。

2儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成方式

儲(chǔ)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(wàn)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(duì)而言造價(jià)更低，因此目前應(yīng)用較為廣泛，但這種方案在實(shí)際運(yùn)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(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法工作等問(wèn)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(jì)集中式方案在后續(xù)應(yīng)用中會(huì)越來(lái)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(diǎn)是：

（1）采用分布式空調(diào)以控制每個(gè)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(huì)導(dǎo)致整簇電池或整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法工作。

（3）每個(gè)電池簇進(jìn)行并聯(lián)，單電池簇故障，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法工作。

（4）不需要在后續(xù)運(yùn)行維護(hù)中對(duì)電池包進(jìn)行性能參數(shù)標(biāo)定。

（5）采用智能電池簇控制器，每個(gè)電池簇接入1個(gè)DC/DC模塊，可以將每個(gè)電池簇的充放電壓做到一致，防止每個(gè)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(huì)更高，但目前處于起步階段，并未得到實(shí)際大量項(xiàng)目的驗(yàn)證，其可靠性、穩(wěn)定性有待檢驗(yàn)。


①門(mén)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(dòng)安全系統(tǒng)、智能配電系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)融于單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化室外機(jī)柜（尺寸類似開(kāi)關(guān)柜），單簇成柜，簇間安全隔離，PACK級(jí)浸沒(méi)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(shuō)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(shí)際大量項(xiàng)目的驗(yàn)證，可靠性、穩(wěn)定性有待檢驗(yàn)。


3儲(chǔ)能在新型電力系統(tǒng)的作用

新型儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的發(fā)/輸/配/用的各個(gè)環(huán)節(jié)均具有一定的應(yīng)用價(jià)值，儲(chǔ)能的應(yīng)用非常廣泛，不是一個(gè)環(huán)節(jié)，而是對(duì)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(dòng)等等。

2.輸配網(wǎng)：可應(yīng)用于阻塞管理、延緩擴(kuò)容升級(jí)、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(dòng)、提高新能源消納、進(jìn)行微網(wǎng)調(diào)節(jié)等等。


4儲(chǔ)能的市場(chǎng)化應(yīng)用

儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的發(fā)/輸/配/用上都有一定的應(yīng)用價(jià)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(chǎng)化應(yīng)用效果。儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)主要是用于調(diào)峰調(diào)頻、黑啟動(dòng)、系統(tǒng)備用等應(yīng)用場(chǎng)景，市場(chǎng)化運(yùn)作空間有限，隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展，儲(chǔ)能系統(tǒng)成本不斷降低，同時(shí)《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)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(chǔ)能在工商業(yè)用戶側(cè)的儲(chǔ)能收益模式

儲(chǔ)能在工商業(yè)用戶側(cè)的儲(chǔ)能收益模式主要有峰谷套利、需量電費(fèi)管理、動(dòng)態(tài)增容、需求側(cè)響應(yīng)。

（1）峰谷套利

指儲(chǔ)能系統(tǒng)在谷值電價(jià)/平值電價(jià)時(shí)段充電，然后在峰值電價(jià)時(shí)段放出，以此方式賺取電價(jià)差額，從而減少用戶電費(fèi)開(kāi)支。

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

（2）需量電費(fèi)管理

我國(guó)的電價(jià)管理目前為兩部制電價(jià)模式，電費(fèi)由電度電費(fèi)+基本電費(fèi)兩部分構(gòu)成?；倦娰M(fèi)主要是指容量或需量電費(fèi)，可以通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行削峰填谷，消除尖峰負(fù)荷，平滑用電曲線，減少基本電費(fèi)。

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(jià)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(qǐng)調(diào)減容量，從而減少基本電費(fèi)，因此需量電費(fèi)管理管理模式在儲(chǔ)能市場(chǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越少。

（3）動(dòng)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(yùn)行時(shí)，則需要進(jìn)行變壓器擴(kuò)容。而儲(chǔ)能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)增，明顯降低變壓器負(fù)載率，減少變壓器的增容費(fèi)。

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(shí)會(huì)根據(jù)實(shí)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(chǔ)能降低變壓器負(fù)債率，因此動(dòng)態(tài)增容模式的下的儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景很小，基本不具備市場(chǎng)化運(yùn)作空間。

（4）需求側(cè)響應(yīng)

是指電網(wǎng)公司通過(guò)調(diào)度用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)整體負(fù)荷供需平衡的調(diào)節(jié)，穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行，保障電網(wǎng)安全，并向用戶支付一定金額的補(bǔ)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(jià)格”。

完全影響次數(shù)為綜合考慮啟動(dòng)次數(shù)、申報(bào)競(jìng)價(jià)中標(biāo)情況、儲(chǔ)能充放電倍率等實(shí)際情況按照儲(chǔ)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(dòng)次數(shù)、申報(bào)競(jìng)價(jià)中標(biāo)情況兩大主要因素影響，同時(shí)根據(jù)響應(yīng)啟動(dòng)條件的約定，啟動(dòng)次數(shù)還受氣候、能源結(jié)構(gòu)、疫情、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況等多因素的影響，實(shí)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(chǎng)化需求化響應(yīng)實(shí)施細(xì)則中對(duì)出清限價(jià)雖有規(guī)定，但每年實(shí)施細(xì)則會(huì)根據(jù)市場(chǎng)情況有所調(diào)整，比如廣東省2022年實(shí)施細(xì)則出清限價(jià)為0.7-3.5元/kW·h，而在2021年實(shí)施細(xì)則出清限價(jià)為0-4.5/kW·h,因此同樣存在很大的不確定性。

因此實(shí)際的需求側(cè)響雖具備一定的市場(chǎng)化運(yùn)作空間，但是對(duì)于儲(chǔ)能投資方而言要實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)盈利具備較大的難度。

2.光儲(chǔ)互補(bǔ)模式下的儲(chǔ)能市場(chǎng)化應(yīng)用

在工商業(yè)用戶側(cè)可將儲(chǔ)能與分布式光伏有效結(jié)合，將項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成為光儲(chǔ)一體化項(xiàng)目具備較好的經(jīng)濟(jì)性和應(yīng)用場(chǎng)景，可以預(yù)言該種模式將成為后續(xù)光儲(chǔ)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的主要模式。

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

5儲(chǔ)能技術(shù)前景明朗、未來(lái)可期

儲(chǔ)能是保證未來(lái)風(fēng)、光等高隨機(jī)性、間歇性能源在電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模高比例并網(wǎng)裝機(jī)的根本保證，其市場(chǎng)化應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)越來(lái)越廣泛，儲(chǔ)能也是一個(gè)正在走向成熟的一個(gè)超級(jí)賽道，也將是一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的大市場(chǎng)，是能源革命進(jìn)程中充滿機(jī)遇和幻想、技術(shù)迭代快速進(jìn)步的藍(lán)海、深海。

原標(biāo)題：新能源的超級(jí)賽道：未來(lái)可期、正走向藍(lán)海、深海的儲(chǔ)能市場(chǎng)