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雙碳目標下儲能產業(yè)發(fā)展新趨勢及架構研究與應用
更新時間:2024-11-21   點擊次數(shù):32次


0.引言

儲能是指通過特定裝置或介質將能量存儲并利用的技術。儲能產業(yè)的興起與電力發(fā)展密切相關。在電力系統(tǒng)中,發(fā)電、輸配電、用電需要保持實時平衡狀態(tài)。儲能技術的出現(xiàn)深刻地改變了電力的生產消費方式。例如,我們可以將儲能簡單地理解為一個大型電池,其可以暫時儲存電力,當消費者需要時再供應電力。為了應對氣候變化的挑戰(zhàn),在未來全球各國的新型能源系統(tǒng)中,風電、光伏將成為主要的發(fā)電能源。但是,受氣溫、氣壓、風力等氣象因素影響,風電、光伏出力有很大的不穩(wěn)定性。在“雙碳"目標下,我國風電、光伏技術快速進步,裝機規(guī)模不斷擴大。從成本角度來看,風電、光伏的發(fā)電成本進一步下降,發(fā)電經濟性已顯著提高。鑒于可再生能源將大規(guī)模并網的現(xiàn)實情況,儲能能夠有效地提高風電、光伏發(fā)電的可靠程度。因此,儲能將成為新型能源系統(tǒng)的重要組成部分。從更多樣的應用場景來看,儲能技術不只是解決風電、光伏大規(guī)模接入電網產生波動的重要技術,也是分布式能源、能源互聯(lián)網等新興模式發(fā)展所的技術基礎。儲能產業(yè)已經成為世界各國實現(xiàn)清潔能源轉型的重要戰(zhàn)略性新興產業(yè)。我國的儲能全產業(yè)鏈目前已經處于國際*水平,但仍需要保持優(yōu)勢和未來競爭力。

1.儲能行業(yè)的產業(yè)布局

儲能相關的產業(yè)鏈分布較為廣泛。儲能產業(yè)的上游主要是原材料供應行業(yè)以及設備制造商等,包括儲能電池供應以及電池管理系統(tǒng)和儲能變流器等支持設備,主要涵蓋電化學儲能、物理儲能等主要技術。儲能產業(yè)的中游主要是系統(tǒng)集成商,部分設備制造商、專業(yè)集成商均參與該環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)負責將不同種類的儲能部件進行設計、制造以及集成,*終整合為符合各類場景需求的儲能系統(tǒng)。儲能產業(yè)下游包括發(fā)電側儲能、電網側儲能、各類工商業(yè)分布式儲能和家庭用戶儲能等,例如鋰電池儲能電站、壓縮空氣儲能電站的運行維護等。

儲能上游產業(yè)中的原材料主要包括正極材料、負極材料、電解液等。鋰電池是目前儲能電池的主要生產方案。正極材料與鋰電池的電化學性能密切相關,其決定了電池的能量密度和安全性能。一般來說,正極材料的成本占比較高,占鋰電池材料成本的30%左右。作為產業(yè)鏈中的關鍵部分,儲能電池行業(yè)的競爭十分激烈。目前,我國儲能電池行業(yè)的競爭優(yōu)勢比較明顯,以寧德時代、比亞迪為代表的企業(yè)市場份*占比較大。

儲能的中游產業(yè)一般是指儲能系統(tǒng)集成,即根據(jù)各類場景要求,設計優(yōu)化儲能系統(tǒng)。該環(huán)節(jié)按照用戶需求,選擇合適的儲能技術和產品,并針對儲能單位進行組合利用,從而應用于工商業(yè)用戶側、發(fā)電側、電網側等各類場景。當前,儲能系統(tǒng)集成一般為多樣化項目,即根據(jù)具體的應用場景進行電池選擇、系統(tǒng)控制合成以及管理系統(tǒng)搭建。相比于一般的電動汽車電池系統(tǒng),儲能系統(tǒng)集成更為復雜精密,涵蓋電池管理、熱安全管理、智能監(jiān)控運行等多個因素。從國內市場競爭格局來看,儲能系統(tǒng)集成行業(yè)的總體集中度不高。此外,當前儲能系統(tǒng)的商業(yè)模式多是投資、運營一體化的方式。一些公司正進一步進行業(yè)務細分,轉而關注儲能電站的智能運維以及精細化管理。

儲能下游產業(yè)按照應用場景可以分為發(fā)電側、電網側和用戶側。發(fā)電側儲能主要由華能、華電、大唐、國電投、能源集團等國有電力集團完成。目前電網側的集成廠商主要是以南瑞、中天、許繼為代表的電力企業(yè)。這些電力企業(yè)是電網的長期合作伙伴,了解電網的實際運行情況。目前,我國用戶側儲能項目規(guī)模較小,且多為工商業(yè)用戶,家庭用戶較少。此外,電化學儲能的資源回收和利用還未得到充分的市場發(fā)掘和重視,未來這將會成為儲能下游產業(yè)發(fā)展的重要增長點。

2.當前我國儲能產業(yè)的發(fā)展環(huán)境

儲能產業(yè)的發(fā)展受到外部市場、政策支持和技術進步等多方面的影響。本文主要選取儲能產業(yè)發(fā)展的市場環(huán)境、政策環(huán)境和關鍵技術進行分析。

在市場環(huán)境方面,儲能產業(yè)發(fā)展勢頭較好,未來發(fā)展前景較為廣闊。當前,儲能技術已經逐步邁入大規(guī)模商業(yè)化應用階段,不同應用場景下的儲能技術迎來加速增長。隨著“雙碳"目標的提出,新能源電力的快速發(fā)展帶動了儲能的規(guī)?;鲩L。從宏觀層面來看,全社會整體用電量還在持續(xù)增長。同時,由于發(fā)電側的風電、光伏等可再生能源技術快速進步,新能源裝機的比例上升將加劇電力供給的波動性。此外,從電力需求端來看,居民用電和三產業(yè)用電占比不斷提高。電力系統(tǒng)需要從適應工業(yè)負荷逐漸過渡到適應民用負荷。工商業(yè)用電規(guī)模較大、運行規(guī)律穩(wěn)定,相對容易預測負荷。而居民用電規(guī)模小、運行不規(guī)律,所以難以準確預測電力需求。在居民電力需求不斷上升與電力需求波動增大的新形勢下,儲能市場將會迎來更大的發(fā)展機遇。

在政策環(huán)境方面,近年來,我國出臺了一系列的利好政策支持儲能產業(yè)提高自身競爭力。早在2014年,國務院就發(fā)布了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》,指出儲能是未來重點創(chuàng)新領域之一。2016年,能源局發(fā)布《關于促進電儲能參與“三北"地區(qū)電力輔助服務補償(市場)機制試點工作的通知》,嘗試將儲能與電力市場改革進程相結合。2017年,發(fā)改委、能源局等五部門聯(lián)合發(fā)布《關于促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見》,該指導意見是針對儲能產業(yè)整體發(fā)展的鼓勵性政策。當前,主要的儲能扶持政策可以分為兩類,一是給予儲能補貼,二是劃定配儲比例。全國多地都對電網側或者用戶側儲能實施補貼政策,主要針對固定投資、技術研發(fā)、調峰運營等多個方面進行支持。在劃定配儲比例上,目前我國正從鼓勵建立可再生能源配套儲能試點,轉向要求新建光伏、風電項目同時配置批量化的儲能設施。值得一提的是,歐美也在針對儲能產業(yè)進行政策扶持。目前,美國主要通過市場化的手段來推動儲能的規(guī)?;l(fā)展。美國要求電力公司支持大客戶利用儲能來替代電網調峰,建立了電力零售市場的服務補償機制,制定出了一套適用于儲能市場化的電力市場規(guī)則。此外,歐盟各國紛紛頒布了多樣化的扶持政策推動用戶側儲能的普及。具體來說,歐盟使用的扶持手段主要包括直接補貼終端客戶、對儲能系統(tǒng)安裝實施稅收減免等。

在技術發(fā)展方面,儲能技術目前以抽水蓄能技術*為成熟,電池儲能技術處于快速發(fā)展階段,其他一些儲能技術發(fā)展較為緩慢,有的仍處于示范階段。從電池儲能累計裝機規(guī)??矗囯姵厝允茄b機規(guī)模*大的儲能技術。鋰電池在電化學儲能中占有優(yōu)勢,*主要原因是電動汽車產業(yè)的發(fā)展,其通過規(guī)模經濟顯著降低了動力鋰電池的綜合成本。其他如壓縮空氣儲能示范項目仍處于技術驗證的示范階段,且都沒有商業(yè)投運,仍處于小規(guī)模的示范中。飛輪儲能雖然有商用項目,但是容量較小,其固有的技術特征導致成本較高,難以實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用??傮w來看,在各類儲能技術中,電化學儲能的應用前景*好,鋰電池已經成為儲能的中堅力量。

3.儲能產業(yè)發(fā)展前景廣闊

隨著氣候治理的迫切性加大,儲能技術正成為推動全球能源系統(tǒng)實現(xiàn)低碳轉型的重要引擎。早期,儲能市場主要集中于抽水蓄能。如今,電化學儲能已經展現(xiàn)出巨大的增長潛力。根據(jù)中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟的不完*統(tǒng)計,截至2022年底,全球已經運行的儲能項目中,以電化學儲能為代表的新型儲能累計裝機年增長率達到80%。其中,鋰離子電池展現(xiàn)出強勁的增長勢頭,其年增長率超過85%。具體到我國情況來看,截至2022年底,我國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模占全球市場總規(guī)模的25%。其中,新型儲能項目的年增長率達120%。綜合而言,當前我國儲能市場正處于快速發(fā)展階段,其中電化學儲能將成為關鍵的市場增長點。我國作為新興儲能市場將迎來蓬勃發(fā)展。

儲能回收市場具有較大的發(fā)展?jié)摿?。從生命周期流程來看,隨著鋰電池產業(yè)的快速發(fā)展,未來電池回收產業(yè)也將有較大發(fā)展空間。電池梯次利用是提高資源使用效率、實現(xiàn)綠色循環(huán)發(fā)展的重要手段。梯次利用的回收收益高于原材料的直接回收收益,不少布局電池回收的企業(yè)已經實現(xiàn)了在回收業(yè)務上的盈利。未來電池回收產業(yè)將通過相關技術的進步和回收利用機制的不斷完善實現(xiàn)快速發(fā)展。

儲能產業(yè)的發(fā)展離不開政策的大力支持和黨戰(zhàn)略部署。一直以來,我國對儲能產業(yè)都有積極的政策支持。2021年,發(fā)展改革委、能源局出臺了“十四五"期間層面的綜合性儲能政策——《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》,規(guī)劃了新型儲能在未來十年的總體發(fā)展目標,進一步提出到2025年我國新型儲能裝機規(guī)模要達到3000萬千瓦以上的發(fā)展目標。在《“十四五"新型儲能發(fā)展實施方案》中,提出了新型儲能發(fā)展目標,到2025年做到規(guī)模化發(fā)展、具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件,到2030年做到緊跟市場化發(fā)展。這些政策明確了儲能裝機規(guī)模目標、市場地位、商業(yè)模式,未來隨著可再生能源加速發(fā)展,我國儲能產業(yè)規(guī)模將持續(xù)擴大。

具體到相關儲能技術來看,電化學儲能中的鋰電儲能將成為先鋒力量。電化學儲能的靈活性使其在發(fā)電側、電網側、用戶側以及微電網側都可以得到廣泛應用。近年來,由于電動汽車產業(yè)快速發(fā)展,鋰電池的成本水平已逐步下降,初步具備規(guī)模商業(yè)化應用的可行性。在鋰電池中,從電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性要求以及電池成本綜合來看,磷酸鐵鋰電池是*具優(yōu)勢的。中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟公布的數(shù)據(jù)顯示,2020年磷酸鐵鋰電池占據(jù)我國鋰電池出貨量的九成以上,預計未來磷酸鐵鋰電池在鋰電儲能應用的地位將進一步得到延續(xù)。

未來,儲能可能會向以下三個方向發(fā)展,分別是發(fā)電側平衡電網調峰、用戶側備用調峰以及回收端再利用。

一,有效利用大型儲能系統(tǒng),通過“風光儲一體化"保障可再生能源的有效消納。隨著電氣化在各行各業(yè)的深入推進,以風電、光伏為主的可再生能源電力需要大規(guī)模并網消納。由于風電和光伏的間歇性特征,其出力存在較大的波動,因此發(fā)電側需要建立相對應的儲能系統(tǒng)。業(yè)界普遍認為電化學儲能是解決可再生能源電力消納、穩(wěn)定其出力曲線的關鍵技術。我國電力系統(tǒng)正加快向新型能源系統(tǒng)方向轉變,電力系統(tǒng)總體靈活性要求逐年提升。③由于風電、光伏發(fā)電輸出依賴于可預測性較差的自然資源,出力波動性較大。以新能源為主體的電力系統(tǒng)無法與用電負荷及時匹配,所以需要搭配具有調頻、調峰功能的靈活性電源。例如,可以在發(fā)電側部署電池儲能、抽水蓄能、燃氣電站等靈活調節(jié)電源。但是,我國此類靈活電源裝機比例較低,靈活調節(jié)能力仍然存在短板。因此,為了增強電力系統(tǒng)的靈活性,電池儲能等靈活調節(jié)電源需要大規(guī)模布局。2021年發(fā)展改革委、能源局發(fā)布了《關于推進電力源網荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見》,明確提出要積極利用存量常規(guī)電源,合理配置儲能,統(tǒng)籌各類電源規(guī)劃、設計、建設、運營,優(yōu)先發(fā)展新能源。未來在政策引導和市場需求的共同作用下,大型儲能系統(tǒng)將迎來更多發(fā)展機遇。

二,用戶側儲能迎來新的發(fā)展機遇。用戶側儲能是指在用戶側安裝儲能設備,通過儲存用戶產生或購買的電力來滿足用電需求,從而降低用電成本并提高可靠性。簡而言之,用戶可以在需要用電時釋放儲存在電池中的能量,從而避免在用電高峰時購買高價電力,節(jié)省用電成本。此外,用戶側儲能還可用于應對突發(fā)情況,如在停電時,提供備用電力以維持關鍵設施運行和滿足基本生活需求,減少在發(fā)生突發(fā)事件時的保供壓力。對于支持新能源發(fā)電,用戶側儲能也能發(fā)揮重要作用,通過存儲多余的可再生能源并在需要時釋放,以維持供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。工商業(yè)主和家庭用戶是用戶側儲能的主要目標客戶群體,他們使用儲能的目的主要是緊急備用、分時電價管理等。目前,用戶側儲能在工商業(yè)和個人用戶等下游應用中逐漸擴大。在工商業(yè)方面,商場和辦公大樓等可以利用用戶側儲能項目,在谷時儲存電量以降低成本。對于個人用戶,用戶側儲能同樣能有效降低用電成本,節(jié)約家庭用電支出。此外,用戶側儲能還可以與分布式光伏、風電等可再生能源設備結合,提高工商業(yè)和個人用戶的自給自足能力。例如,在數(shù)據(jù)等場景中建立儲能電站模式。除了提供備電服務外,還可以利用儲能容量參與調峰,參與需求側響應。儲能電源既可以做不間斷電源,又可以做儲能電站發(fā)電,在不改變配電系統(tǒng)結構的情況下,用戶可以通過儲能系統(tǒng)削峰填谷,產生經濟效益。

三,未來儲能產業(yè)發(fā)展*點還包括動力電池回收梯次利用,這是我國循環(huán)經濟發(fā)展的重要組成部分。一般來說,退役動力電池具有一定的額定容量,可以對動力電池進行多情景利用。當前,我國鼓勵新能源汽車生產企業(yè)、動力電池生產企業(yè)、梯次利用企業(yè)共同參與退役動力電池的回收利用。相關企業(yè)可以將動力電池應用基站備電、儲能、充電等領域,從而提高綜合利用經濟效益。在“分布式光伏+儲能+充電樁"及“可再生能源+儲能"進行并網等較為常見的應用場景中,動力電池梯次利用可以降低項目成本,提高項目收益。退役動力電池可以回收,并配套應用于分布式或集中式可再生能源發(fā)電站,起到儲能的作用。退役動力電池可以在用戶側(家庭、小型工作場地)作為儲能電源發(fā)揮備用作用。結合智能電網系統(tǒng),退役動力電池也可以作為調節(jié)峰谷的用戶端儲能系統(tǒng),幫助用戶削峰填谷。另外,集中式的動力電池可以與風電、光伏發(fā)電進行結合,從而實現(xiàn)低成本儲能,降低風電、光伏的上網成本。將退役動力電池轉為集中式儲能主要是因為其有以下兩大優(yōu)點。一方面,退役動力電池的成本低廉,可以降低因大規(guī)模新建電化學儲能系統(tǒng)產生的巨大經濟成本;另一方面,充分利用電動汽車的儲能性作用,可以降低動力電池淘汰產生的污染問題。

當前我國儲能產業(yè)發(fā)展存在的主要問題

儲能作為一種新興技術,在發(fā)展過程中面臨安全事故頻發(fā)、安裝運行成本較高、獨立市場主體地位缺乏等諸多挑戰(zhàn)。當前,除了儲能的安全性和經濟性問題亟待解決,污染問題也需要關注。另外,儲能的商業(yè)化安裝運營經濟性較低,參與儲能產業(yè)的投資較少,這都限制了儲能產業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。

一,儲能的安全性問題值得重視。一直以來,安全都是儲能產業(yè)發(fā)展*為重要的前提。目前,儲能的安全性問題主要集中于電化學儲能的安全隱患。盡管電化學儲能表現(xiàn)出強勁的發(fā)展?jié)摿σ约皯脙?yōu)勢,但是其電池存在較大的失控風險。儲能電站的整體安全需要集電氣安全、火災安全、化學安全等多方面于一體。不同儲能形式所對應的安全風險也不同。當前,國內儲能安全標準體系尚未形成,相關政策制度亦需完善。盡管全球儲能安全準則體系正在形成,但目前仍不足以保障儲能安全。這就導致儲能企業(yè)在安全標準上存在較大的偏差,無法滿足對安全標準和質量監(jiān)控的更高要求。此外,儲能產業(yè)發(fā)展面臨的污染問題也較為嚴重。隨著電化學儲能系統(tǒng)的廣泛部署,如何處理生產及報廢階段產生的污染物成為一個重要問題。當前,企業(yè)缺乏足夠的技術手段來應對這一挑戰(zhàn),可能會影響儲能產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二,目前建設與運行儲能系統(tǒng)的成本相對較高,限制了其在更廣泛領域的應用。同時,儲能時間和能量密度的局限性是一些儲能技術面臨的問題,特別是在那些對儲能性能要求較高的應用場景中。進一步地,儲能技術的生命周期和維護需求各異,這要求實施更為精細化的管理和維護策略,以保障其高效運行。儲能技術作為一項新興技術,其發(fā)展需要持續(xù)的資金投入以支持技術創(chuàng)新。但在當前的電力系統(tǒng)中,儲能參與輔助服務的補償機制尚不充分,峰谷電價套利的機會也相對有限,再加上用電側輔助服務市場的不完善,這些都對儲能技術的盈利模式構成了挑戰(zhàn)。為此,降低成本、提高盈利能力成為推動儲能技術普及的關鍵。

三,儲能的市場主體地位缺乏保障,尚缺乏成熟的商業(yè)模式。為了推動儲能產業(yè)的大規(guī)模發(fā)展,除了政策導向外,還需確保其盈利模式得到保障,使其在電力市場中獲得收益。2022年6月,發(fā)展改革委、能源局發(fā)布《關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》,明確要建立完善適應儲能參與的市場機制,鼓勵新型儲能自主選擇參與電力市場,堅持以市場化方式形成價格。盡管已提出明確新型儲能的獨立市場主體地位,但在具體應用場景中,如共享儲能和新能源場站輔助服務,仍缺乏針對性的政策制度保障。受電力市場改革進程緩慢等因素限制,儲能尚未以獨立市場參與者的身份進入電力市場交易。雖然我國電力體制經歷了多次改革,但電力現(xiàn)貨市場和輔助服務市場建設仍有待完善。儲能的商品屬性在價格中未能完*體現(xiàn),限制了儲能技術發(fā)揮優(yōu)勢。盡管各地已建立峰谷電價和季節(jié)性電價制度,但價格機制仍不夠靈活,未能充分體現(xiàn)電力在不同時段的價值差異,限制了儲能的套利空間,并降低了電力系統(tǒng)的運行效率。此外,儲能產業(yè)的商業(yè)模式尚不明晰,限制了儲能產業(yè)的靈活發(fā)展,導致儲能的多元價值尚未得到充分體現(xiàn)。

5.推動儲能產業(yè)快速發(fā)展的建議

一,完善促進儲能產業(yè)發(fā)展的政策機制,加大扶持力度。政策支持目前仍是儲能產業(yè)發(fā)展的關鍵要素,并決定了儲能技術路線的前進方向。⑤建議各級加大對儲能產業(yè)發(fā)展的支持力度。例如,降低儲能應用的市場準入條件,可以考慮對配置儲能的新能源電力進行優(yōu)先并網和優(yōu)先發(fā)放相應的減排配額。同時,可以考慮對儲能產業(yè)提供直接的財政支持。例如,向儲能應用的示范項目提供資助,對儲能裝機提供容量補貼或者電量補貼,對儲能投資采取稅收減免等政策。此外,儲能產業(yè)與新能源產業(yè)具有緊密的聯(lián)系。對新能源的政策扶持和激勵,如電動汽車行業(yè)崛起、電池技術革新、電力體制改革等因素都是儲能產業(yè)發(fā)展的主要推動力。

二,增加儲能關鍵技術的研發(fā)投入,進一步降低儲能系統(tǒng)應用成本。具體來說,應該關注鋰電池儲能技術的研究。目前,電化學儲能技術中鋰電池技術發(fā)展*為迅猛,前景*為廣闊。但是,鋰電池技術還存在安全性不高、效率較低等多方面的問題。因此,相關的技術研發(fā)應該基于提高技術安全程度與充放電效率的總體目標,由科研機構和企業(yè)共同組織實施儲能關鍵材料、模塊、系統(tǒng)和回收技術的攻關研究。在企業(yè)生產層面,鼓勵儲能產品生產企業(yè)采用制造技術和理念,開發(fā)應用的儲能系統(tǒng)集成、能量管理系統(tǒng)與智能控制技術。此外,儲能技術較高的應用成本也是阻礙當前儲能技術大規(guī)模商用的重要因素。因此,有必要通過政策推動和技術研發(fā)等方式進一步降低儲能技術的成本,盡快推動低成本、安全性高的儲能技術進入市場。

三,推動儲能上下游產業(yè)鏈發(fā)展,保持目前全產業(yè)鏈的競爭力,進一步加強儲能賽道不同環(huán)節(jié)的布局。尤其是要加快發(fā)展儲能下游回收產業(yè)。目前,我國儲能電池的回收梯級利用剛剛起步,商業(yè)模式還不夠成熟。部門可以針對不同行業(yè)進行動力電池梯級利用的試點,并依據(jù)試點項目的實際效果,總結發(fā)展經驗并制定更加完善的發(fā)展規(guī)劃。同時,要鼓勵市場主體積極探索儲能電池多情景梯級利用方案。另外,面對未來儲能電池市場爆發(fā)式的增長模式,部門應提前規(guī)劃市場管理方案,確立準入標準,以確保儲能電池回收過程中的安全性。部門、行業(yè)組織以及龍*企業(yè)還可以共同構建儲能項目全生命周期管理體系,保障儲能系統(tǒng)長期安全運行和回收利用。

四,完善儲能標準體系建設,支持儲能產業(yè)安全、規(guī)?;l(fā)展。一直以來,儲能在生產、集成運營、*終回收等環(huán)節(jié)沒有形成統(tǒng)一標準。因此,許多儲能產品出現(xiàn)了令人擔憂的安全質量問題,不利于儲能產業(yè)長期的良性發(fā)展。因此,應建立完善儲能安全標準相關規(guī)定,加強各主體的儲能安全意識,將儲能安全主體責任落實到位,為儲能的安全應用提供有力的法律法規(guī)保障。具體來說,有關部門應該盡快建立完善儲能項目準入標準,指導行業(yè)、企業(yè)共同建設包括安全、質量、環(huán)保標準等在內的儲能綜合評價體系。同時,我國儲能行業(yè)標準體系也要主動對接國際化標準,主動制定相關的技術規(guī)范。

五,提高儲能獨立市場主體地位,鼓勵儲能行業(yè)以新商業(yè)模式參與電力市場。我國已經初步明確了儲能的獨立市場主體地位,并鼓勵探索建設共享儲能。獨立市場主體地位的初步確立釋放了儲能的靈活性,能夠推動儲能系統(tǒng)的優(yōu)化配置。在此基礎上,要進一步提高儲能以獨立市場主體地位參與電力市場交易的積極性。當前,儲能的多元價值還無法完*體現(xiàn)在價格中,無法高效地調動儲能企業(yè)參與投資的積極性。因此,儲能產業(yè)的快速發(fā)展亟待一個制度更加規(guī)范、市場化程度更高的電力市場。目前國內電力市場改革進程較為緩慢,關于輔助服務市場發(fā)展的具體規(guī)則也在進一步探索中。具體來說,在電力市場改革進程中,應考慮將儲能以獨立盈利主體的角色納入改革考量。通過協(xié)同推進電力市場改革和輔助服務市場建設,進一步明確電力市場中儲能的準入條件、交易機制以及技術標準。通過明晰輔助服務市場的市場價格、出清算法等規(guī)則體系,幫助各投資主體更加充分地認識到儲能的市場價值,從而推進儲能的規(guī)?;瘧?。

6.安科瑞Acrel-2000MG微電網能量管理系統(tǒng)

6.1概述

Acrel-2000MG儲能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲能電站研制的本地化能量管理系統(tǒng),可實現(xiàn)了儲能電站的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理,支持多種控制策略選擇,包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)下級各儲能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理,還可以實現(xiàn)與上級調度系統(tǒng)和云平臺的數(shù)據(jù)通訊與交互,既能接受上級調度指令,又可以滿足遠程監(jiān)控與運維,確保儲能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經濟運行。

6.2應用場景

適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。

6.3系統(tǒng)結構

IMG_2566.4系統(tǒng)功能

(1)實時監(jiān)管

對微電網的運行進行實時監(jiān)管,包含市電、光伏、風電、儲能、充電樁及用電負荷,同時也包括收益數(shù)據(jù)、天氣狀況、節(jié)能減排等信息。

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(2)智能監(jiān)控

對系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進行實時監(jiān)測,掌握微電網系統(tǒng)的運行狀況。

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(3)功率預測

對分布式發(fā)電系統(tǒng)進行短期、超短期發(fā)電功率預測,并展示合格率及誤差分析。

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(4)電能質量

實現(xiàn)整個微電網系統(tǒng)范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)測分析及錄波展示,并對電壓、電流瞬變進行監(jiān)測。

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(5)可視化運行

實現(xiàn)微電網無人值守,實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進行不間斷監(jiān)控。

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(6)優(yōu)化控制

通過分析歷史用電數(shù)據(jù)、天氣條件對負荷進行功率預測,并結合分布式電源出力與儲能狀態(tài),實現(xiàn)經濟優(yōu)化調度,以降低尖峰或者高峰時刻的用電量,降低企業(yè)綜合用電成本。

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(7)收益分析

用戶可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數(shù)據(jù),同時可以切換年報查看每個月的電量和收益。

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(8)能源分析

通過分析光伏、風電、儲能設備的發(fā)電效率、轉化效率,用于評估設備性能與狀態(tài)。

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(9)策略配置

微電網配置主要對微電網系統(tǒng)組成、基礎參數(shù)、運行策略及統(tǒng)計值進行設置。其中策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

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7.硬件及其配套產品

序號

設備

型號

圖片

說明

1

能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG

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內部設備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務器、遙信模塊及相關通信輔件組成。

數(shù)據(jù)采集、上傳及轉發(fā)至服務器及協(xié)同控制裝置

策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等

2

顯示器

25.1英寸液晶顯示器

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系統(tǒng)軟件顯示載體

3

UPS電源

UPS2000-A-2-KTTS

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為監(jiān)控主機提供后備電源

4

打印機

HP108AA4

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用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復限,系統(tǒng)事故,設備故障,保護運行等記錄,以召喚打印為主要方式

5

音箱

R19U

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播放報警事件信息

6

工業(yè)網絡交換機

D-LINKDES-1016A16

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提供16口百兆工業(yè)網絡交換機解決了通信實時性、網絡安全性、本質安全與安全防爆技術等技術問題

7

GPS時鐘

ATS1200GB

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利用gps同步衛(wèi)星信號,接收1pps和串口時間信息,將本地的時鐘和gps衛(wèi)星上面的時間進行同步

8

交流計量電表

AMC96L-E4/KC

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電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復費率電能計量、

四象限電能計量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關的"遜信“和“遙控"的功能

9

直流計量電表

PZ96L-DE

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可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉換、開關量輸入/輸出等功能

10

電能質量監(jiān)測

APView500

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實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質量,記錄各類電能質量事件,定位擾動源。

11

防孤島裝置

AM5SE-IS

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防孤島保護裝置,當外部電網停電后斷開和電網連接

12

箱變測控裝置

AM6-PWC

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置針對光伏、風能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護,測控,通訊一體化裝置,具備保護、通信管理機功能、環(huán)網交換機功能的測控裝置

13

通信管理機

ANet-2E851

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能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數(shù)據(jù)果集匯總:

提供規(guī)約轉換、透明轉發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉換、邊緣計算等多項功能:實時多任務并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉發(fā),可多鏈路上送平臺據(jù):

14

串口服務器

Aport

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功能:轉換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。

1)空調的開關,調溫,及完*斷電(二次開關實現(xiàn))

2)上傳配電柜各個空開信號

3)上傳UPS內部電量信息等

4)接入電表、BSMU等設備

15

遙信模塊

ARTU-K16

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1)反饋各個設備狀態(tài),將相關數(shù)據(jù)到串口服務器:讀消防VO信號,并轉發(fā)給到上層(關機、事件上報等)

2)采集水浸傳感器信息,并轉發(fā)

3)給到上層(水浸信號事件上報)

4)讀取門禁程傳感器信息,并轉發(fā)

8.結論

儲能產業(yè)作為推動能源結構轉型的關鍵力量,已經成為全球范圍互相競爭的戰(zhàn)略性新興產業(yè)。在我國,發(fā)展新型儲能不僅是實現(xiàn)“雙碳"目標和推動能源綠色低碳轉型的關鍵支撐,也是產業(yè)升級和經濟發(fā)展的重要驅動力。④儲能產業(yè)的發(fā)展不僅有助于促進制造業(yè)轉型升級并構建完善的能源供給體系,還能夠增強我國在全球能源轉型中的發(fā)展優(yōu)勢??梢酝ㄟ^產業(yè)政策扶持、技術研發(fā)應用、產業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、加強標準建設以及完善市場體系等多個方面協(xié)同發(fā)力,推動儲能產業(yè)的規(guī)?;鲩L,增強我國在全球儲能領域的競爭優(yōu)勢。

參考文獻

[1]林伯強、謝永靖:《中國能源低碳轉型與儲能產業(yè)的發(fā)展》,《廣東社會科學》,2023年5期。

[2]林伯強、楊夢琦:《碳中和背景下中國電力系統(tǒng)研究現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與發(fā)展方向》,《西安交通大學學報(社會科學版)》,2022年5期。

[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022年05版

[4]林伯強.“雙碳"目標下儲能產業(yè)發(fā)展新趨勢

 


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