2023電力儲(chǔ)能技術(shù)6大發(fā)展趨勢(shì)

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(dòng)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(gè)特點(diǎn)，安全穩(wěn)定性受到影響。儲(chǔ)能是解決這些問題的一個(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(tǒng)“多端互動(dòng)、超級(jí)融合”的物理形態(tài)。

近幾年，隨著風(fēng)電、光伏“平價(jià)上網(wǎng)”時(shí)代的到來，中國(guó)新能源裝機(jī)占比已發(fā)展到關(guān)卡數(shù)字節(jié)點(diǎn)，儲(chǔ)能也因此得以快速發(fā)展。

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

國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2023年6月底，全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模超過17.33GW/35.8GWh，平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)2.1小時(shí)。2023年1-6月，新投運(yùn)裝機(jī)規(guī)模約8.63GW/17.72GWh，相當(dāng)于此前歷年累計(jì)裝機(jī)規(guī)模總和。

儲(chǔ)能平價(jià)是各類技術(shù)競(jìng)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(xiàn)新能源發(fā)電的平價(jià)利用，儲(chǔ)能平價(jià)上網(wǎng)是必須翻越的大山。對(duì)此，光伏平價(jià)的下一站是鋰電平價(jià)、儲(chǔ)能平價(jià)、光儲(chǔ)同壽。我們的目標(biāo)是能夠讓儲(chǔ)能有30年以上的壽命，和光伏的壽命能夠同步。

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

儲(chǔ)能平價(jià)的實(shí)現(xiàn)是跨入GWh時(shí)代的重大挑戰(zhàn)。對(duì)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(chǔ)能鋰電池(0.4-0.6元)，鋰電儲(chǔ)能成本仍然較高。對(duì)比各類新型儲(chǔ)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(chǔ)能。

隨著電力現(xiàn)貨交易市場(chǎng)構(gòu)建提速，新型儲(chǔ)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(shì)必要與其它各類靈活性資源展開競(jìng)爭(zhēng)，這場(chǎng)各類儲(chǔ)能技術(shù)之間的馬拉松式較量才剛剛開始。

電力儲(chǔ)能六大進(jìn)化路線

要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能平價(jià)，儲(chǔ)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(zhǔn)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(chǔ)能產(chǎn)品的進(jìn)化路線主要體現(xiàn)在大容量、長(zhǎng)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(chǔ)能行業(yè)繼續(xù)向高容量方向發(fā)展。280Ah已成為電力儲(chǔ)能電芯主流容量，今年下半年，預(yù)計(jì)將有中創(chuàng)新航、瑞浦蘭鈞、南都電源、海基新能源、欣旺達(dá)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(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品。10月26日，陽光電源更進(jìn)一步，發(fā)布了新一代大型儲(chǔ)能系統(tǒng)PowerTitan2.0發(fā)布，是全球首個(gè)10MWh全液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)。

儲(chǔ)能電站容量也發(fā)展為百M(fèi)W級(jí)甚至GW級(jí)。10月11日，總投資30.5億元的300MW/1.2GWh電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能電站項(xiàng)目在河北張家口察北管理區(qū)正式開工建設(shè)，該項(xiàng)目是當(dāng)前國(guó)內(nèi)最大的電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立化學(xué)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目，儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)了兆瓦級(jí)應(yīng)用。在招標(biāo)方面，繼中核匯能2022年發(fā)布1GWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采購(gòu)公告后，2023年10月7日，國(guó)家電投發(fā)布的二〇二三年度儲(chǔ)能系統(tǒng)電商化采購(gòu)招標(biāo)公告中，也包括1GWh液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采購(gòu)需求。

“長(zhǎng)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(yuǎn)景動(dòng)力315Ah產(chǎn)品循環(huán)壽命達(dá)12000次;寧德時(shí)代在5月發(fā)布了全球首個(gè)零輔源光儲(chǔ)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(dá)25年。

10月28日，緯景儲(chǔ)能投產(chǎn)了GWh級(jí)別液流電池工廠，還發(fā)布了使用壽命長(zhǎng)達(dá)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(biāo)要求中一般會(huì)寫到儲(chǔ)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(xiàng)目15MW/15MWh磷酸鯉鐵電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)采購(gòu)招標(biāo)，項(xiàng)目要求儲(chǔ)能系統(tǒng)整體效率≥86%，儲(chǔ)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(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布的《光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)配置技術(shù)規(guī)范》征求意見稿中，針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)要求，提出鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率不應(yīng)低于92%，鉛炭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率不應(yīng)低于86%，液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率不應(yīng)低于65%。

為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，儲(chǔ)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(jiǎn)的能量轉(zhuǎn)化拓?fù)漶詈稀耙淮匾籔CS”的精細(xì)化能量管理理念，使得系統(tǒng)效率達(dá)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(chǔ)能溫控方面，液冷技術(shù)漸漸成為大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的主流方案，進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段。對(duì)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(rèn)為，液冷方案由于其潛力較大，市場(chǎng)滲透率或?qū)⒖焖偬嵘?025年市場(chǎng)占比將超過50%左右。

儲(chǔ)能消防方面，7月1日開始實(shí)施的《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)范》將消防門檻顯著提高，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)逐步邁向Pack級(jí)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(shì)，有望逐步取代七氟丙烷成為儲(chǔ)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(jí)產(chǎn)品，而不是簡(jiǎn)單的“搭積木”。儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商應(yīng)該具備產(chǎn)品思維，并對(duì)系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行充分的驗(yàn)證、測(cè)試，最后才能交付給客戶。

儲(chǔ)能系統(tǒng)集成的趨勢(shì)在于：1.最大化消除熱失控風(fēng)險(xiǎn);2.要消除各種并聯(lián);3.DC/AC能量變化的顆粒度，簇級(jí)是一個(gè)趨勢(shì);4.電芯要有充分的均衡能力;5.加強(qiáng)對(duì)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(chǔ)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(yùn)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(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軟件和硬件結(jié)合。

EMS和BMS是儲(chǔ)能系統(tǒng)中主要的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用地。儲(chǔ)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(chǔ)互動(dòng)等。作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的“大腦”，未來EMS核心競(jìng)爭(zhēng)力主要在于軟件開發(fā)能力和能量?jī)?yōu)化策略設(shè)計(jì)能力。

BMS擔(dān)任系統(tǒng)中的感知角色，主要功能是監(jiān)控電池儲(chǔ)能單元內(nèi)各電池運(yùn)行狀態(tài)，保障儲(chǔ)能單元安全運(yùn)行。2023版國(guó)標(biāo)《電力儲(chǔ)能用電池管理系統(tǒng)》(GB/T 34131-2023)已于10月1日正式實(shí)施，對(duì)電芯數(shù)據(jù)的采集進(jìn)行了更為“精細(xì)化”和“科學(xué)化”的規(guī)定。BMS功能已由監(jiān)測(cè)、通訊、保護(hù)、顯示、存儲(chǔ)等基本功能，向電池系統(tǒng)安全診斷、長(zhǎng)壽命運(yùn)維、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)診斷等高級(jí)功能方向發(fā)展。

儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商也紛紛在電池設(shè)計(jì)、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(xiàng)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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