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∷【科普貼】秒懂!我們為什么需要儲能?白話敘儲能,戳文了解……

作者:上海巨光伏發電企業 瀏覽: 發表時間:2020-04-26 14:41:04



儲能是一個朝陽產業,是個需求呼喚產品的產業。儲能重在儲,它表征充裕和安全。農村老家,家庭婦女樂于在廚房多存點干柴,可抵御刮風下雨時的無柴可燒;城市里,極端天氣來臨之前,媳婦習慣多接一盆水,可預防突發停水而不至于無飯可做;辛苦工作的人偏愛把錢存入銀行,避免未來生活意外對家庭的沖擊……如此等等,都是儲存帶來的好處,電力也不例外。

有了儲能,新能源可以自由并網,風機可以隨意轉動而不限電,微網系統讓社區更安全,智能電網不在流于概念,能源互聯將會輕松實現,有了儲能,我們更可以像在淘寶網上買衣服一樣購買電能。儲能是新能源代替化石能源的關鍵一環,是能源利用方式變革的支點。

一直以來,我國儲能行業按照“兩步走”穩步推進:第一步是實現儲能由研發示范向商業化初期過渡;第二步是實現商業化初期向規?;l展轉變。

2019年,隨著更多儲能項目的落地,儲能產業將從示范應用步入商業化初期的重要階段。與此同時,新模式、新市場將有望被深入挖掘,儲能的春天已經到來!

本文的主題是白話敘儲能,用最簡單的文字讓大家了解到底什么是儲能與我們為什么需要儲能:

那么什么是儲能?字面來講,儲能即指能量存儲,但相較于一般的“存儲”又帶有更高的技術要求,是指利用各種“黑科技”(化學或者物理等一系列方法)將人們看不見的能量進行存儲并在需要時釋放的一系列技術和措施。如對太陽能、風能、潮汐、熱能的存儲等……

儲能家族還是很龐大的,根據其能量轉換形式的不同,儲能方式大致分為物理儲能、化學儲能、電磁儲能以及其他各種。其中電化學儲能因為優勢特長(投資少、效率高、維護簡單、使用安全等)尤為突出,逐漸成為主流發展方向。在所有儲能技術中,除抽水蓄能外,電化學儲能技術相對成熟,鋰電池儲能在電化學儲能中占比約76%左右,出列優等生。

總體來說,儲能主要還是指對電能的存儲。如果貼近生活的話,可以將其簡單粗暴地理解為大型充“電”寶,不過其作用卻遠遠不僅“充電寶”那么簡單。

我們將電池儲能視為一個有容量規模的能源中轉站。以其容量大小來看:

1.常規充電寶能解決一兩個手機用戶一天的移動使用問題



2.家庭儲能或備電應急儲能電源能解決一家一戶的部分用電或臨時停電問題




3.用戶側儲能通常只考慮利用峰谷電價差削峰填谷以及需求側響應等問題




4.大規模儲能(100MWh以上)因其響應速度快和控制精準以及具有雙向調節等特性,如果應用于電網調度,使用在調峰調頻等電網安全策略方面,其價值和影響力將是巨大的。


綜上,在電網中,只要規模足夠大,電池儲能電站無疑是最優質的調度資源之一。燃氣發電和抽水蓄能電站雖然也能完成一部分新能源調峰工作,但是平滑輸出和調頻效果遠不及電池儲能。

此外,為了平衡傳統能源的不可再生和日益增長的能源消耗,以環保和可再生為特質的新能源如太陽能、風能、潮汐越來越得到重視。然而光伏君一到晚上就鬧罷工,無風的時候風電兄弟也不給力,潮汐總是三天打魚兩天曬網……使得新能源無法得到充分利用。所以配套一定規模的電池儲能電站才是新能源電站實現跟蹤計劃發電的終極選擇。




儲能常用術語:


焦耳(J):1焦耳=1牛頓.米(N.M) 焦耳是能量單位。

卡(K):1卡=4.2焦耳  卡也是能量單位

瓦特(W):1瓦特=1焦耳/秒(J/S) 瓦特是功率單位

瓦時(Wh):1瓦時=1瓦×3600秒=3600焦耳  瓦時也是能量單位

千瓦時(kWh):1千瓦時=1000×1瓦時=3600000焦耳  1千瓦時也就是俗話說說的一度電的能量

安時(Ah):1安時=(1庫侖/秒)×3600秒=3600庫侖, 安時是電池常用術語,表示電池所儲存的電量的多少。

伏安時(VAH):1伏安時=1伏特×1安時=3600焦耳=1瓦時  


伏安時也是能量單位。以我們常見的電動兩輪車為例,其電池規格為48伏,10Ah, 這就表明整個電池包的儲能為480瓦時,也就是接近半度電的樣子。


通用的VOLT電池包儲能為16kWh, 這就表明如果這電池包里面的能量完全釋放出來,相當于家用的16度電。


無功補償:全稱無功功率補償,是一種在電力供電系統中起提高電網的功率因數的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環境的技術。

為什么需要儲能?

  儲能是戰略型產業。但質疑聲不斷,這種質疑主要基于中國經濟發展不景氣,電網供應已經過剩,小電廠大量關閉,過剩時期電網沒必要把電儲存起來或者購買來自儲能設備的電。

  這里掃盲一下,中國電力面臨的問題不是多與少而是結構比例,比如降低火電比例,增加清潔能源發電比例。你一定很吃驚,中國目前70%以上的電力供應來自燃煤,燃煤帶來的環境問題不必多講。

  可以預見未來幾年,中國風電、光伏等新能源比例還將加大,除此之外,新能源汽車也是實現節能減排的一個重要手段。但新能源是不穩定的電源,新能源大量接入使電網遇到了致命的問題——波動性。為了維穩,我們棄掉了光伏、風電甚至水電。目前困局在于,新能源并網無門,微網與分布式應用鮮有突破,智能電網呼吁多年一直裹足不前,能源互聯更是掛在天邊的彩虹。美好的前景讓我們義無反顧,同時挑戰隨即迎面撲來,行業呼喚著儲能技術。

1、新能源接入

  眾所周知,我國政府承諾2030年左右碳排放達到峰值,煤電占比逐步下降,可再生能源將實現規?;l展,并大量接入到電網。但可再生能源發電具有的波動性、間歇性與隨機性會對電網帶來挑戰。

  對行業外的人來講,風光發電越多,新能源占比越高,國家越清潔,然而波動性的存在讓想法事與愿違。先說火電,像一個勤勞的古代農民,日出而作,日落而息,耕田而食,鑿井而飲,規規矩矩,規規律律,老少無欺,十年如一日;其次是光伏負荷,屬于三心二意,心猿意馬型,雖有安分作息之形式,然身在曹營心在漢,禁不住外界的紅塵紛擾,心中波濤起不停,高低敏迷,不知西東;最無奈是風電,放蕩形骸、天馬行空之類,毫無規矩可言,更像是一個蔑視課堂的學生,想來就來,說走就走!假若火電、風電和光伏是電網的三個兒子,不用想,受寵的是肯定是火同學,挨批的一定是光同學,挨揍的必然是風同學!

  如果缺少消納能力,過多的新能源將會對電網造成嚴重的影響,大了講,工廠的各種設備將會因為負荷的頻發波動而縮短壽命;小了講,負荷波動會導致家里的照明忽亮忽暗,有燒毀風險。

  電力有了波動怎么辦?我們可以有以下幾種辦法:

  (1)棄之不用,對新能源電力并網亮紅燈,這是一種電網無能為力的體現勞民傷財;

  (2)上更大規模的火電,增大基數,相對降低新能源比例;

  (3)加大電力外送,將本地用不完的負荷通過特高壓輸送到需求地區,把問題打包轉移,到人民最需要的地方去;

  (4)智能管理,電網對電力用戶進行實時統計與預測,優化設備運行時間短,以應對電網波動,有稱之為電網智能化,比如德國,利用強大的電網調度功能,可保證30%的新能源電力自由上網,奇跡;

  (5)增加儲能,通過削峰填谷或調峰手段,實現新能源電力的穩定輸出。

  方法(1)丟車保帥,采用丟棄來實現電網穩定,無奈事實已經發生,毫不夸張,三北地區平均每三塊光伏板有一塊不給發電,每兩臺風機有一臺停歇。

方法(2)是掩耳盜鈴,自欺欺人,如此操作理論上消納了更多的新能源,實際卻大幅增加了煤炭發電量,能源結構非但不會優化,反而會惡化。

方法(3)是權宜之計,擊鼓傳花似的做法無益于問題解決。

方法(4)是緩兵之計,誰都知道這個做法一定會碰到飽和點,但做了總比不做好,它時刻考驗著調度者的智慧。

方法(5)可徹底解決波動性,儲能好比一個大水缸,只要缸內有水,上部進水量的波動不影響下部出水流量的穩定性,波動問題徹底解決。

2、微網與分布式能源

  中國人獨愛“大”字,老子說:“道大天大地大人亦大”,劉邦回農村老家時唱“大風起兮云飛揚”,王維詩句“大漠孤煙直,長河落日圓”,教科書講我國地大物博。中國電網也不例外,可謂“天網恢恢”。然而,要想做到疏而不漏,還需要微網來輔助。

  微網概念并非憑空想象,而是來源于實際需求。電網雖然很發達,一旦發生故障,用戶會立刻面臨無電可用的境界,特別是在地震,海嘯,山體滑坡等區域性自然災害之后,主干線故障之后,災區瞬間與世隔絕,電視不能看、電話撥不出、手機沒信號,幾乎與世隔絕。這種災難在日本很頻繁,島國感受最深,他們對微網的研究或投入很早很積極。

  怎么理解微網?它有什么特點?

  簡單說就是電源和負載組成的一個系統。比如出門在外,我們習慣為手機配上一枚充電寶,插上數據線為手機充電時,可以認為這是一個袖珍的微網,有電源有負載;家庭配置一套電池系統,在停電時開啟,確保家電運行,如果你家有足夠的屋頂,配上光伏板,組成戶用光儲系統,這也是一種微網形式;以此類推,范圍逐步擴大,負荷逐漸提升,從小區到社區,電源接入類型有外電網、光伏、風電、儲能等。只要容量不高于50MW,都可以稱作微網系統。

  微網的特點主要有以下幾個方面:

  (1)靈活:相對于大電網,微網可以自由靈活調度;

  (2)多樣:可以接入不同類型的電源,可大大提高新能源的接入。

  (3)可控:可實現各類電力的切換,大大提高用電安全性和可靠性。

  (4)交互:微網可根據需求,為大電網提供有效的支撐,用電低谷時儲存電網電能,高峰時釋放釋放電能。

  (5)獨立:無外部電能供給的一段時間內,微網系統可保障內部的穩定供應。

  這里必須強調一下,微網的核心和瓶頸是儲能,沒有儲能,微網無從談起,儲能的技術成熟度和經濟性是阻礙微網的關鍵因素。

3、智能電網

  智能電網的實施主體是電網本身,目的是應對極不平衡的電力需求,減少過度投入。以上海為例,為解決每年夏季用電高峰期的供電需求,電網公司花了幾百億元進行升級改造,回頭一看,這個高峰時段僅有幾十個小時,怎么算都覺得不值得,基于此,專家們想到了智能電網,通過對發電企業以及用電端大數據的統計與分析,制定合理的邏輯,實現用電負荷與發電負荷之間的平衡錯峰作業,降低用電高峰期電力負荷等等。目前江蘇在推行戶用智能電表,實時監測各家各戶用電規律,調節電力供應。

  這里也碰到一個癥結:用戶用電的波動性和隨機性很大,可謂變幻無常,然而常規電廠的運行時以穩定性著稱的,穩定意味著高效率,常規電廠啟停麻煩,比如啟動一座燃煤機組至少需要48小時,花費成百上千萬都有可能。再比如,國家目前推行的新能源汽車政策來算,預計2020年不低于500萬輛,平均重點功率10kw,則充電負荷將會在0-50GW之間隨機變化,面對波動的新能源與隨機的負荷需求,常規電站無所適從,必須上儲能,否則亂作一團。目前國內外所用的儲能形式為抽水儲能,效果很好。但不是每種牛奶都叫特侖蘇,不是每座山都可以建抽水電站,選址苛刻,投資成本高,建設時間長,靈活性差。抽水蓄能可謂是儲能界的大白,在別的儲能產品還未成型之前,它是全世界電網調節負荷的依靠。

4、能源互聯

  能源互聯是智能電網的高級階段和終極目標,是互聯網+能源的重要形式,一提到互聯網,女孩的第一反應是買買買,能源互聯就是要把能源當做商品在網上叫賣,由獨立的售電主體直接與用戶進行交易,用戶可根據需求購買,比如居家型主婦會挑選便宜的電能,環保觀念強的會購買新能源電能,更有甚者,你可以通過購買鄰居家富余的電力來加深鄰里關系。能源互聯是一種直面客戶的互聯網關系,是能源利用方式的變革,需要強大而完善的儲能技術做支撐。

來源:北極星儲能網整理



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