5種儲能解決方案技術(shù)路線流程
原創(chuàng)王含蓄 雜事咸亨2024-05-10 17:11 江蘇16人聽過
《「十四五」新型儲能發(fā)展實施方案》明確提出，到2030年，新型儲能全面市場化發(fā)展。如今，從商業(yè)化初期到全面市場化發(fā)展，留給新型儲能的時間已經(jīng)不多
儲能是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵。我們?nèi)粘Ｋf的儲能，通常是指新能源領(lǐng)域的電力儲能，簡單講就是把風、光、水等發(fā)的電存起來，待需要時再用。換句話說，儲能就像個大充電寶，可以將光伏、風電這種新能源設施發(fā)的電儲存起來，并入電網(wǎng)。
儲能主要分為抽水蓄能和新型儲能。相比抽水蓄能，新型儲能投資小、建設周期短、部署靈活。2017年底，自五部委聯(lián)合發(fā)布首個儲
能行業(yè)指導意見以來，儲能熱度逐日攀升。
2022 年以來，包括《關(guān)于進一步推動新型儲能參與電力市場和調(diào)度運用的通知》《「十四五」新型儲能發(fā)展實施方案》等多項重磅文件相繼出臺。近日，國家能源局又發(fā)布了《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》(以下簡稱《藍皮書》)，通過對現(xiàn)狀和定位的分析，《藍皮書》明確新型電力系統(tǒng)總體架構(gòu)和主要發(fā)展任務，即“錨定一個基本目標，聚焦一條主線引領(lǐng)，加強四大體系建設，強化三維創(chuàng)新支撐”。
型儲能技術(shù)的開發(fā)和應用做出了指引。受政策驅(qū)動，新型儲能再次迎來了爆發(fā)式
現(xiàn)階段存在幾種主流的儲能解決方案技術(shù)路線，不同的技術(shù)路線各有優(yōu)缺點。簡單介紹如下:
1、集中式:電池簇→直流電纜→直流匯流箱→直流電纜→集中式變流器→交流電纜→升壓變壓器
多個電池簇直接在直流側(cè)的母線并聯(lián)，直流電匯流后通過儲能變流器轉(zhuǎn)換成交流，這種方式是目前應用較廣的一種技術(shù)路線，優(yōu)點是控制簡單，缺點是電池簇之間電壓不一致時會產(chǎn)生環(huán)流。代表企業(yè):YG，SN，KH等
電池 變流器 電網(wǎng)
電池 變流器 電網(wǎng)
變壓號公眾母低券事咸享
2、分散式:電池簇→直流電纜→變流器→交流電纜→交流匯流箱→交流電纜→升壓變壓器
每個電池簇單獨與一個儲能變流器串聯(lián)，多個儲能變流器在交流母線側(cè)進行并聯(lián)，不在直流側(cè)并聯(lián)。這種方式的優(yōu)點是可以解決電池簇間的環(huán)流問題，每個簇可以單獨管理或者故障隔離，缺點是因為變流器數(shù)量較多，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性要求較高。代表企業(yè):JD
變流器
電池 電網(wǎng)
變流器 變壓器公眾號低豢事咸
3、集散式:電池簇→DC/DC→直流電纜→單個變流器→交流電纜→交流匯流箱→交流電纜→升壓變壓器
每個電池簇經(jīng)過直流變壓器(DC/DC)變成一致的電壓以后在直流側(cè)進行并聯(lián)，直流電匯流后通過儲能變流器轉(zhuǎn)換成交流。不同于集中式的是集散式在每個電池簇使用了DC/DC。優(yōu)點是可以解決電池簇間因電壓不一樣會產(chǎn)生環(huán)流的問題。缺點是增加了DC/DC元件，也有能量損耗。代表企業(yè):
變流器
DC/DC 變壓器
...
變流器 公眾號低豢事咸
5、高壓級聯(lián)直掛式:電池→H橋(DC/AC功率單元)→H橋級聯(lián)→三相星型連接。
系統(tǒng)包含多個儲能單元，每個儲能單元由H橋和獨立小電池堆組成，每相由多個儲能單元串聯(lián)至一定的電壓直接接入交流電網(wǎng)。優(yōu)點是無需升壓變壓器，減小系統(tǒng)損耗，減少占地面積，無電池簇間并聯(lián)，消除簇間環(huán)流問題。缺點是5MW以上才有經(jīng)濟性，只能輸出6kV、10kV等電壓等級，在工商業(yè)應用缺少靈活性。代表企業(yè):ZG、NR、XD
A相 B相 C相
6~35kV 6~35kV 6~35kV
H橋 H橋 H橋
H橋 H橋 H橋
H橋 H橋 H橋
總體來說，儲能項目聚焦“源、網(wǎng)、荷、儲”等元素的協(xié)同，共同構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。在電源側(cè)，為提高綠電占終端能源消費的比重，大量分布式能源接入配電網(wǎng)，對能源高效調(diào)控利用的需求越來越大;在電網(wǎng)側(cè)，網(wǎng)側(cè)構(gòu)架日益龐雜，電力系統(tǒng)中的大量電源、負荷、儲能呈現(xiàn)出非線性、隨機性等特征;在用戶側(cè)，更多新型用能場景涌現(xiàn)，電動汽車、電化學儲能、變頻等直流負荷、靈活負荷比重越來越大，數(shù)據(jù)中心等重要負荷對供電可靠性和能效的要求越來越高;儲能方面，為了保障整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，多時間尺度、多種形式的儲能開始規(guī)模化的應用充當調(diào)節(jié)作用。
能源格局的深刻調(diào)整給電網(wǎng)發(fā)展帶來關(guān)鍵變革，電網(wǎng)內(nèi)電源結(jié)構(gòu)向新能源發(fā)電裝機占主導轉(zhuǎn)變，負荷特性向柔性、生產(chǎn)與消費兼具轉(zhuǎn)變，運行特性向源網(wǎng)荷儲高度協(xié)同轉(zhuǎn)變。因此，如何在新能源高比例滲透、多元新型負荷疊加和多種儲能規(guī)?；瘧玫那闆r下，通過電網(wǎng)保障整個電力系統(tǒng)的安全，成為未來一段時期電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的重要任務和內(nèi)容。
兼容互補 互為支撐
我國地域遼闊，各地的資源稟賦和經(jīng)濟發(fā)展水平不一致，因此在踐行“雙碳”目標和構(gòu)建新型能源體系中，“源”的開發(fā)，大致包含兩種模式:
平不一致，因此在踐行“雙碳”目標和構(gòu)建新型能源體系中，“源”的開發(fā)，大致包含兩種模式:
一是以大基地項目為代表的清潔能源基地建設，即風電、光伏項目聯(lián)合開發(fā)，配套煤電或者水電作為調(diào)峰電源，利用特高壓大電網(wǎng)進行大范圍甚至全國性的電量輸送和整體平衡;
二是以“分布式能源”的開發(fā)為主，配套“儲能”、自帶“負荷”的“源網(wǎng)荷儲一體化”模式?！霸淳W(wǎng)荷儲一體化”模式側(cè)重于新能源的就地開發(fā)、就近接入和就地消納，在該模式下，新能源“間歇、波動、隨機”和“新能源高滲透率下網(wǎng)絡系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行”問題亟待解決，分布式智能電網(wǎng)在這種場景下應運而生。分布式智能電網(wǎng)是一種能夠滿足各種新能源的就近接入和就地消納、相對獨立又能與大電網(wǎng)靈活耦合、相互支撐的智能電網(wǎng)。
考慮到支撐高比例新能源接入系統(tǒng)和外送消納，未來電力系統(tǒng)應仍以交、直流區(qū)域互聯(lián)大電網(wǎng)為基本形態(tài)，推進柔性交、直流輸電等新型輸電技術(shù)廣泛應用。其中，“大電網(wǎng)”通過跨省跨區(qū)直流、交流輸電網(wǎng)的支撐，消納集中式新能源。同時，以分布式智能電網(wǎng)為方向的新型配電系統(tǒng)形態(tài)逐步成熟，分布式智能電網(wǎng)通過源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展，消納本地新能源?！按箅娋W(wǎng)”和“分布式智能電網(wǎng)”兩者之間互相支撐、雙向互動、協(xié)作共生，并最終形成“大電網(wǎng)”與“分布式智能電網(wǎng)”兼容并存的電網(wǎng)格局。
實際上，2022年4月26日習近平總書記主持召開中央財經(jīng)委員會第十一次會議，首次提出分布式
分布式智能電網(wǎng)所支撐的“源網(wǎng)荷儲一體
化”，首先其能源結(jié)構(gòu)以新能源為主體，其次內(nèi)部源網(wǎng)荷儲融合互動并具備平衡自治和相對獨立的能力，同時能夠與大電網(wǎng)之間靈活耦合互相支撐。在和“大電網(wǎng)”關(guān)系方面，分布式智能電網(wǎng)通過部署能量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲一體化”控制管理，相對于大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一可控單元，與大電網(wǎng)交換功率和交換時段應靈活可控，并提供調(diào)峰、需求側(cè)響應等雙向服務。同時，分布式智能電網(wǎng)可利用備用容量，以儲能的方式消納大電網(wǎng)電量，對大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供重要支撐。
在規(guī)模、容量和電壓等級上，分布式智能電網(wǎng)針對用戶的特定化需求，容量可大可小，電壓等級可高可低。小的分布式智能電網(wǎng)更趨近于微電網(wǎng);大的分布式智能電網(wǎng)可包含多個配電網(wǎng)、微電網(wǎng)和各類資源集群，并形成一種分層分區(qū)分群、多級平衡的網(wǎng)絡構(gòu)架，每個平衡區(qū)內(nèi)部源網(wǎng)荷儲一體化與多能互補深度融合，實現(xiàn)群內(nèi)自我優(yōu)化、群間協(xié)同支撐。
分布式智能電網(wǎng)是在我國能源革命與新型能源體系建設背景下應運而生的，具有鮮明的中國特色和時代特征。在未來的電力系統(tǒng)中，“大電源、大電網(wǎng)”和“分布式電源、分布式智能電網(wǎng)”兼容互補，互為支撐。分布式智能電網(wǎng)和大電網(wǎng)一起構(gòu)建更加和諧的電網(wǎng)形態(tài)，共同支撐新型電力系統(tǒng)建設。
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