2023電力儲能技術(shù)6大發(fā)展趨勢

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

近幾年，隨著風(fēng)電、光伏“平價上網(wǎng)”時代的到來，中國新能源裝機占比已發(fā)展到關(guān)卡數(shù)字節(jié)點，儲能也因此得以快速發(fā)展。

隨著可再生能源裝機規(guī)模快速增長，電力系統(tǒng)對各類調(diào)節(jié)性資源需求迅速增長，新型儲能項目加速落地，裝機規(guī)模持續(xù)快速提升。

國家能源局數(shù)據(jù)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(guī)模超過17.33GW/35.8GWh，平均儲能時長2.1小時。2023年1-6月，新投運裝機規(guī)模約8.63GW/17.72GWh，相當于此前歷年累計裝機規(guī)模總和。

儲能平價是各類技術(shù)競逐的焦點

目前，風(fēng)光新能源已經(jīng)步入平價上網(wǎng)時代，但平價上網(wǎng)不等于平價利用，要實現(xiàn)新能源發(fā)電的平價利用，儲能平價上網(wǎng)是必須翻越的大山。對此，光伏平價的下一站是鋰電平價、儲能平價、光儲同壽。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)路線保持著多元化發(fā)展趨勢，最為成熟的鋰電池儲能以94%以上的份額占據(jù)絕對主導(dǎo)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%，各類新型儲能技術(shù)總體呈現(xiàn)多元化快速發(fā)展態(tài)勢。

儲能平價的實現(xiàn)是跨入GWh時代的重大挑戰(zhàn)。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。

隨著電力現(xiàn)貨交易市場構(gòu)建提速，新型儲能技術(shù)要在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮更為重要的作用，勢必要與其它各類靈活性資源展開競爭，這場各類儲能技術(shù)之間的馬拉松式較量才剛剛開始。

電力儲能六大進化路線

要實現(xiàn)儲能平價，儲能行業(yè)必須走向規(guī)模化健康發(fā)展，并解決商業(yè)模式、安全穩(wěn)定性、平準化、度電成本LCOE等方面的難點。從技術(shù)角度，圍繞安全與降本，儲能產(chǎn)品的進化路線主要體現(xiàn)在大容量、長壽命、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(xù)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(yù)計將有中創(chuàng)新航、瑞浦蘭鈞、南都電源、海基新能源、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(tǒng)產(chǎn)品。10月26日，陽光電源更進一步，發(fā)布了新一代大型儲能系統(tǒng)PowerTitan2.0發(fā)布，是全球首個10MWh全液冷儲能系統(tǒng)。

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(cè)獨立儲能電站項目在河北張家口察北管理區(qū)正式開工建設(shè)，該項目是當前國內(nèi)最大的電網(wǎng)側(cè)獨立化學(xué)儲能電站項目，儲能系統(tǒng)采用磷酸鐵鋰電池。

液流電池技術(shù)也同樣表現(xiàn)亮眼，全釩、鐵-鉻液流電池均已實現(xiàn)了兆瓦級應(yīng)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(tǒng)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(tǒng)電商化采購招標公告中，也包括1GWh液流電池儲能系統(tǒng)采購需求。

“長壽命”方面，電芯循環(huán)壽命已突破萬次。中創(chuàng)新航314Ah電芯循環(huán)壽命提升至1.5萬次;遠景動力315Ah產(chǎn)品循環(huán)壽命達12000次;寧德時代在5月發(fā)布了全球首個零輔源光儲融合解決方案，該系統(tǒng)搭載了1.5萬次循環(huán)壽命的電芯，萬次以上的循環(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，還發(fā)布了使用壽命長達25年，在100% DOD(100%深度放電)下充放電循環(huán)超過30000次的鋅鐵液流電池新品。

“高效率”方面，業(yè)主招標要求中一般會寫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(tǒng)采購招標，項目要求儲能系統(tǒng)整體效率≥86%，儲能系統(tǒng)(包含電池) 整體質(zhì)保5年。

5月30日，新疆自治區(qū)市場監(jiān)督管理局發(fā)布的《光伏電站儲能系統(tǒng)配置技術(shù)規(guī)范》征求意見稿中，針對儲能系統(tǒng)技術(shù)要求，提出鋰離子電池儲能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率不應(yīng)低于92%，鉛炭電池儲能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率不應(yīng)低于86%，液流電池儲能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率不應(yīng)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。陽光電源在保持高系統(tǒng)效率的基礎(chǔ)上，解決簇間不平衡問題，Power Titan 2.0采用組串式PCS，以極簡的能量轉(zhuǎn)化拓撲耦合“一簇一PCS”的精細化能量管理理念，使得系統(tǒng)效率達到89.5%以上，且無簇間木桶效應(yīng)，各電池簇充的滿放的完。

“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(tǒng)的主流方案，進入大規(guī)模應(yīng)用階段。對比風(fēng)冷，采用液冷系統(tǒng)電芯電芯溫差<3℃，提高了系統(tǒng)可靠性。GGII此前分析認為，液冷方案由于其潛力較大，市場滲透率或?qū)⒖焖偬嵘?025年市場占比將超過50%左右。

儲能消防方面，7月1日開始實施的《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)范》將消防門檻顯著提高，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浸沒式消防系統(tǒng)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，專業(yè)系統(tǒng)集成技術(shù)應(yīng)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(tǒng)級產(chǎn)品，而不是簡單的“搭積木”。儲能系統(tǒng)集成商應(yīng)該具備產(chǎn)品思維，并對系統(tǒng)級產(chǎn)品進行充分的驗證、測試，最后才能交付給客戶。

儲能系統(tǒng)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(cè)，構(gòu)網(wǎng)型和交流側(cè)也非常重要。6.走向智能化和數(shù)字化。

“智能化”方面，儲能作為系統(tǒng)解決方案，在未來持續(xù)交易的情況下，要保障電站安全、穩(wěn)定、高效運行，讓業(yè)主產(chǎn)生最大價值和利益，就需要引進大量的數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)軟件和硬件結(jié)合。

EMS和BMS是儲能系統(tǒng)中主要的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用地。儲能系統(tǒng)通過EMS參與電網(wǎng)調(diào)度、虛擬電廠調(diào)度、源網(wǎng)荷儲互動等。作為儲能系統(tǒng)的“大腦”，未來EMS核心競爭力主要在于軟件開發(fā)能力和能量優(yōu)化策略設(shè)計能力。

BMS擔任系統(tǒng)中的感知角色，主要功能是監(jiān)控電池儲能單元內(nèi)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(tǒng)》(GB/T 34131-2023)已于10月1日正式實施，對電芯數(shù)據(jù)的采集進行了更為“精細化”和“科學(xué)化”的規(guī)定。BMS功能已由監(jiān)測、通訊、保護、顯示、存儲等基本功能，向電池系統(tǒng)安全診斷、長壽命運維、系統(tǒng)經(jīng)濟性指標診斷等高級功能方向發(fā)展。

儲能系統(tǒng)集成商也紛紛在電池設(shè)計、電網(wǎng)交互能力和數(shù)字化方面推出新技術(shù)。目前，海博思創(chuàng)在產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)迭代、項目管理、質(zhì)量追溯展開了全生命周期數(shù)據(jù)跟蹤。
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