2023電力儲能技術(shù)6大發(fā)展趨勢

未來(lái)，新型電力系統將是以新能源為主體的電力系統，但大規模地接入具有波動(dòng)性、間歇性的新能源，將使新型電力系統呈現出高新能源占比、高電力電子化兩個(gè)特點(diǎn)，安全穩定性受到影響。儲能是解決這些問(wèn)題的一個(gè)很好的手段，能為電網(wǎng)提供靈活性支撐、提供慣量，將重塑電力系統“多端互動(dòng)、超級融合”的物理形態(tài)。

近幾年，隨著(zhù)風(fēng)電、光伏“平價(jià)上網(wǎng)”時(shí)代的到來(lái)，中國新能源裝機占比已發(fā)展到關(guān)卡數字節點(diǎn)，儲能也因此得以快速發(fā)展。

隨著(zhù)可再生能源裝機規?？焖僭鲩L(cháng)，電力系統對各類(lèi)調節性資源需求迅速增長(cháng)，新型儲能項目加速落地，裝機規模持續快速提升。

國家能源局數據顯示，截至2023年6月底，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模超過(guò)17.33GW/35.8GWh，平均儲能時(shí)長(cháng)2.1小時(shí)。2023年1-6月，新投運裝機規模約8.63GW/17.72GWh，相當于此前歷年累計裝機規?？偤?。

儲能平價(jià)是各類(lèi)技術(shù)競逐的焦點(diǎn)

目前，風(fēng)光新能源已經(jīng)步入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代，但平價(jià)上網(wǎng)不等于平價(jià)利用，要實(shí)現新能源發(fā)電的平價(jià)利用，儲能平價(jià)上網(wǎng)是必須翻越的大山。對此，協(xié)鑫集團董事長(cháng)朱共山認為，光伏平價(jià)的下一站是鋰電平價(jià)、儲能平價(jià)、光儲同壽。天合光能董事長(cháng)高紀凡也曾表示，“我們的目標是能夠讓儲能有30年以上的壽命，和光伏的壽命能夠同步。”

新型儲能技術(shù)路線(xiàn)保持著(zhù)多元化發(fā)展趨勢，最為成熟的鋰電池儲能以94%以上的份額占據絕對主導地位，全釩液流電池儲能占1.1%、壓縮空氣儲能占1.0%、鉛酸(炭)電池儲能占0.9%，各類(lèi)新型儲能技術(shù)總體呈現多元化快速發(fā)展態(tài)勢。

儲能平價(jià)的實(shí)現是跨入GWh時(shí)代的重大挑戰。對比靈活性資源的度電成本：火電靈活性改造(0.05-0.12元) < 抽水蓄能(0.21-0.3元) < 新型儲能鋰電池(0.4-0.6元)，鋰電儲能成本仍然較高。對比各類(lèi)新型儲能技術(shù)度電成本：鋰離子電池<全釩液流電池<鉛炭電池<壓縮空氣<鈉離子電池<鈉硫電池<氫儲能。

隨著(zhù)電力現貨交易市場(chǎng)構建提速，新型儲能技術(shù)要在新型電力系統中發(fā)揮更為重要的作用，勢必要與其它各類(lèi)靈活性資源展開(kāi)競爭，這場(chǎng)各類(lèi)儲能技術(shù)之間的馬拉松式較量才剛剛開(kāi)始。

電力儲能六大進(jìn)化路線(xiàn)

要實(shí)現儲能平價(jià)，儲能行業(yè)必須走向規?；】蛋l(fā)展，并解決商業(yè)模式、安全穩定性、平準化、度電成本LCOE等方面的難點(diǎn)。從技術(shù)角度，圍繞安全與降本，儲能產(chǎn)品的進(jìn)化路線(xiàn)主要體現在大容量、長(cháng)壽命、高效率、高安全、高度集成以及智能化等方面。

“大容量”方面，儲能行業(yè)繼續向高容量方向發(fā)展。280Ah已成為電力儲能電芯主流容量，今年下半年，預計將有中創(chuàng )新航、瑞浦蘭鈞、南都電源、?；履茉?、欣旺達等多家電池企業(yè)具備300Ah+電芯的批量交付能力。

基于300Ah+電芯，已有近20企業(yè)已先后發(fā)布了20尺5MWh+液冷儲能系統產(chǎn)品。10月26日，陽(yáng)光電源更進(jìn)一步，發(fā)布了新一代大型儲能系統PowerTitan2.0發(fā)布，是全球首個(gè)10MWh全液冷儲能系統。

儲能電站容量也發(fā)展為百MW級甚至GW級。10月11日，總投資30.5億元的300MW/1.2GWh電網(wǎng)側獨立儲能電站項目在河北張家口察北管理區正式開(kāi)工建設，該項目是當前國內最大的電網(wǎng)側獨立化學(xué)儲能電站項目，儲能系統采用磷酸鐵鋰電池。

液流電池技術(shù)也同樣表現亮眼，全釩、鐵-鉻液流電池均已實(shí)現了兆瓦級應用。在招標方面，繼中核匯能2022年發(fā)布1GWh全釩液流電池儲能系統采購公告后，2023年10月7日，國家電投發(fā)布的二〇二三年度儲能系統電商化采購招標公告中，也包括1GWh液流電池儲能系統采購需求。

“長(cháng)壽命”方面，電芯循環(huán)壽命已突破萬(wàn)次。中創(chuàng )新航314Ah電芯循環(huán)壽命提升至1.5萬(wàn)次;遠景動(dòng)力315Ah產(chǎn)品循環(huán)壽命達12000次;寧德時(shí)代在5月發(fā)布了全球首個(gè)零輔源光儲融合解決方案，該系統搭載了1.5萬(wàn)次循環(huán)壽命的電芯，萬(wàn)次以上的循環(huán)壽命在一天一次充放電的情況下使用壽命可達25年。

10月28日，緯景儲能投產(chǎn)了GWh級別液流電池工廠(chǎng)，還發(fā)布了使用壽命長(cháng)達25年，在100% DOD(100%深度放電)下充放電循環(huán)超過(guò)30000次的鋅鐵液流電池新品。緯景儲能聯(lián)合創(chuàng )始人、董事長(cháng)葛群還提出三年內將儲能度電成本降低至0.2元。

“高效率”方面，業(yè)主招標要求中一般會(huì )寫(xiě)到儲能效率要求不低于85%。如10月公布的江西華電宜豐雙峰黃崗風(fēng)電項目15MW/15MWh磷酸鯉鐵電化學(xué)儲能系統采購招標，項目要求儲能系統整體效率≥86%，儲能系統(包含電池) 整體質(zhì)保5年。

5月30日，新疆自治區市場(chǎng)監督管理局發(fā)布的《光伏電站儲能系統配置技術(shù)規范》征求意見(jiàn)稿中，針對儲能系統技術(shù)要求，提出鋰離子電池儲能系統能量轉換效率不應低于92%，鉛炭電池儲能系統能量轉換效率不應低于86%，液流電池儲能系統能量轉換效率不應低于65%。

為了保持競爭力，儲能企業(yè)同樣在不斷追求更高效率。陽(yáng)光電源在保持高系統效率的基礎上，解決簇間不平衡問(wèn)題，Power Titan 2.0采用組串式PCS，以極簡(jiǎn)的能量轉化拓撲耦合“一簇一PCS”的精細化能量管理理念，使得系統效率達到89.5%以上，且無(wú)簇間木桶效應，各電池簇充的滿(mǎn)放的完。

“高安全”方面，溫控及消防技術(shù)得到了快速發(fā)展。儲能溫控方面，液冷技術(shù)漸漸成為大型儲能系統的主流方案，進(jìn)入大規模應用階段。對比風(fēng)冷，采用液冷系統電芯電芯溫差<3℃，提高了系統可靠性。GGII此前分析認為，液冷方案由于其潛力較大，市場(chǎng)滲透率或將快速提升，2025年市場(chǎng)占比將超過(guò)50%左右。

儲能消防方面，7月1日開(kāi)始實(shí)施的《電化學(xué)儲能電站安全規范》將消防門(mén)檻顯著(zhù)提高，儲能產(chǎn)業(yè)逐步邁向Pack級消防，以全氟己酮為代表的滅火劑以及PACK浸沒(méi)式消防系統成為趨勢，有望逐步取代七氟丙烷成為儲能主流消防方案。

“高度集成”方面，專(zhuān)業(yè)系統集成技術(shù)應該是將電化學(xué)技術(shù)、電力電子技術(shù)和電網(wǎng)支撐技術(shù)深度融合的系統級產(chǎn)品，而不是簡(jiǎn)單的“搭積木”。儲能系統集成商應該具備產(chǎn)品思維，并對系統級產(chǎn)品進(jìn)行充分的驗證、測試，最后才能交付給客戶(hù)。

江蘇林洋能源第一高級副總裁方壯志認為，儲能系統集成的趨勢在于：1.最大化消除熱失控風(fēng)險;2.要消除各種并聯(lián);3.DC/AC能量變化的顆粒度，簇級是一個(gè)趨勢;4.電芯要有充分的均衡能力;5.加強對電網(wǎng)的支撐能力，除了直流側，構網(wǎng)型和交流側也非常重要。6.走向智能化和數字化。

“智能化”方面，儲能作為系統解決方案，在未來(lái)持續交易的情況下，要保障電站安全、穩定、高效運行，讓業(yè)主產(chǎn)生最大價(jià)值和利益，就需要引進(jìn)大量的數字化技術(shù)，實(shí)現軟件和硬件結合。

EMS和BMS是儲能系統中主要的數字化技術(shù)應用地。儲能系統通過(guò)EMS參與電網(wǎng)調度、虛擬電廠(chǎng)調度、源網(wǎng)荷儲互動(dòng)等。作為儲能系統的“大腦”，未來(lái)EMS核心競爭力主要在于軟件開(kāi)發(fā)能力和能量?jì)?yōu)化策略設計能力。

BMS擔任系統中的感知角色，主要功能是監控電池儲能單元內各電池運行狀態(tài)，保障儲能單元安全運行。2023版國標《電力儲能用電池管理系統》(GB/T 34131-2023)已于10月1日正式實(shí)施，對電芯數據的采集進(jìn)行了更為“精細化”和“科學(xué)化”的規定。BMS功能已由監測、通訊、保護、顯示、存儲等基本功能，向電池系統安全診斷、長(cháng)壽命運維、系統經(jīng)濟性指標診斷等高級功能方向發(fā)展。

儲能系統集成商也紛紛在電池設計、電網(wǎng)交互能力和數字化方面推出新技術(shù)。目前，海博思創(chuàng )在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、技術(shù)迭代、項目管理、質(zhì)量追溯展開(kāi)了全生命周期數據跟蹤;

遠景能源打造了EnOS智能物聯(lián)操作系統，可實(shí)現儲能系統的安全管理、功率預測、電力交易等功能;

陽(yáng)光電源儲能系統采用站級調度群控技術(shù)，能量管理系統(EMS)的 POD 控制器基于采集 PCC 功率和頻率信息;

科陸電子的白澤儲能系統平臺涵蓋了全生命周期的服務(wù)體系，包括需求價(jià)值挖掘、ESS營(yíng)運優(yōu)化、EPC過(guò)程服務(wù)、可追溯全景視圖、ESS可靠性分析、電站系統分析、調頻分析、日常SOX圖譜掃描及時(shí)發(fā)現短板電芯等。