儲能或儲能技術(shù)指的是把能量儲存起來,在需要時使用的技術(shù)。儲能技術(shù)將較難儲存的能源形式,轉(zhuǎn)換成技術(shù)上較容易且成本低的形式儲存起來。例如:太陽能熱水器將光能(輻射)存在熱水(熱能)里,電池將電能存在電化學(xué)能里。目前大型儲能系統(tǒng)主要為水力發(fā)電和抽蓄發(fā)電。電網(wǎng)儲能指的是用在電網(wǎng)的大型儲能裝置。
從廣義上講,儲能即能量存儲,是指通過一種介質(zhì)或者設(shè)備,把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲起來,基于未來應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。從狹義上講,儲能特指針對電能的存儲,即利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲起來并在需要時釋放的一系列技術(shù)和措施。
根據(jù)不同的存儲介質(zhì)和技術(shù)路線,儲能主要分為機械儲能、電化學(xué)儲能、電磁儲能、熱儲能、氫儲能五大類,其中機械儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、重力儲能等,電化學(xué)儲能包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉離子電池、液流電池等,電磁儲能包括超級電容器儲能、超導(dǎo)儲能等。
電池儲能系統(tǒng)(BESS),主要由儲能電池,功率轉(zhuǎn)換( PCS),電池管理( BMS),能量管理(EMS)等幾部分組成。
1)電池管理系統(tǒng)BMS:擔(dān)任感知角色,主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測、評估、保護以及均衡等;
2)能量管理系統(tǒng)EMS:擔(dān)任決策角色,主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等;
3)儲能變流器PCS:擔(dān)任執(zhí)行角色,主要功能為控制儲能電池組的充電和放電過程,進行交直流的變換。
壓縮空氣儲能,在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣,并將空氣高壓密封;在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期,釋放壓縮空氣,推動汽輪機發(fā)電。壓縮空氣儲能是一種能夠?qū)崿F(xiàn)大容量、長時間儲能的電力儲能系統(tǒng),是極具潛力的大規(guī)模儲能技術(shù)。壓縮空氣儲能可分為補燃式和非補燃式兩類,我國現(xiàn)有投產(chǎn)均為非補燃式,其中蓄熱式(絕熱)系統(tǒng)為主流。
飛輪儲能是一種源于航天的先進物理儲能技術(shù),是指利用電能驅(qū)動飛輪高速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)換為機械能,在需要的時候通過飛輪慣性拖動電機發(fā)電,將儲存的機械能變?yōu)殡娔茌敵?即所謂的飛輪放電)的一種儲能方式。適用于不間斷電源(UPS)、軌道交通、電網(wǎng)調(diào)頻、電網(wǎng)調(diào)峰等高功率、短時間放電、頻繁充放電的場景。
電化學(xué)儲能利用電化學(xué)電池將電能儲存起來,在需要時釋放電能。電化學(xué)儲能包含鋰電池、鉛酸電池、鈉硫電池、液流電池等,是目前應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮碾娏δ芗夹g(shù),其中鋰電池占據(jù)主導(dǎo)。
中國電力市場需求進一步增大和非化石能源發(fā)電裝機量的容量和比例不斷增加給儲能的市場擴容帶來更多發(fā)展空間。截至2022年底,全國已投運新型儲能項目裝機規(guī)模達870萬千瓦,平均儲能時長約2.1小時,比2021年底增長110%以上。其中,從2022年新增裝機技術(shù)占比來看,鋰離子電池儲能技術(shù)占比達94.2%,仍處于絕對主導(dǎo)地位,新增壓縮空氣儲能、液流電池儲能技術(shù)占比分別達3.4%、2.3%,占比增速明顯加快。此外,飛輪、重力、鈉離子等多種儲能技術(shù)也已進入工程化示范階段。
儲能海外市場高速發(fā)展主要集中在戶儲和便攜式儲能兩大領(lǐng)域,歐洲和美國是全球戶用儲能裝機主力,各占據(jù)約1/4的市場。高速發(fā)展的主要驅(qū)動因素有以下幾方面:
1. 地緣政治因素影響,能源自給率低,消費電價不斷上漲,推動戶儲滲透率提升。
2. 海外建筑多以低樓層獨立建筑為主,儲能裝機建設(shè)難度低,市場需求量大。
3. 由于戶外文化盛行和部分地區(qū)多災(zāi)的地理環(huán)境,便攜式儲能以歐美和日本國家為主。
預(yù)計2026年新型儲能累計規(guī)模將達到 48.5GW,2022-2026年復(fù)合年均增長率(CAGR)為53.3%,市場將呈現(xiàn)穩(wěn)步、快速增長的趨勢。
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