雙碳目標下儲能產(chǎn)業(yè)新趨勢與架構(gòu)

0.引言

儲能技術(shù)涉及能量的存儲和利用，對電力系統(tǒng)平衡至關(guān)重要。它允許電力在需求時被儲存和釋放，對電力生產(chǎn)和消費方式產(chǎn)生重大影響。隨著全球應(yīng)對氣候變化，風(fēng)能和太陽能成為主要能源，但其不穩(wěn)定性需要儲能技術(shù)來提高可靠性。儲能技術(shù)不僅對可再生能源并網(wǎng)至關(guān)重要，也是分布式能源和能源互聯(lián)網(wǎng)等新興模式的基礎(chǔ)。儲能產(chǎn)業(yè)是全球清潔能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，中國在這一領(lǐng)域已達到國際先進水平，但仍需保持競爭力。

1.儲能行業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局

儲能產(chǎn)業(yè)鏈廣泛，上游包括原材料和設(shè)備制造商，如電池供應(yīng)和管理系統(tǒng)。中游是系統(tǒng)集成商，負責(zé)設(shè)計和集成儲能系統(tǒng)。下游涵蓋發(fā)電、電網(wǎng)、工商業(yè)和家庭儲能。上游原材料包括正負極材料和電解液，鋰電池是主要電池方案。中游系統(tǒng)集成根據(jù)需求設(shè)計儲能系統(tǒng)，應(yīng)用于不同場景。下游產(chǎn)業(yè)分為發(fā)電、電網(wǎng)和用戶側(cè)，其中電化學(xué)儲能的資源回收是未來增長點。

2.當(dāng)前我國儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展環(huán)境

儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受市場、政策和技術(shù)影響。本文分析了市場環(huán)境、政策環(huán)境和關(guān)鍵技術(shù)。市場方面，儲能技術(shù)正進入大規(guī)模商業(yè)化，新能源電力增長推動儲能規(guī)?；?。全社會用電量持續(xù)增長，可再生能源技術(shù)進步導(dǎo)致電力供給波動。居民和第三產(chǎn)業(yè)用電增加，電力系統(tǒng)需適應(yīng)變化。政策方面，中國出臺多項政策支持儲能產(chǎn)業(yè)，包括補貼和配儲比例規(guī)定。歐美國家也通過不同方式扶持儲能產(chǎn)業(yè)。技術(shù)方面，抽水蓄能技術(shù)成熟，電池儲能技術(shù)快速發(fā)展，尤其是鋰電池。其他技術(shù)如壓縮空氣儲能和飛輪儲能尚處于示范或小規(guī)模商用階段，電化學(xué)儲能前景看好。

3.儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊

隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰電池成本下降，磷酸鐵鋰電池因其安全性、穩(wěn)定性和成本效益成為優(yōu)選。2020年，磷酸鐵鋰電池在我國鋰電池出貨量中占比超過九成，預(yù)計其在儲能領(lǐng)域的地位將得到加強。

儲能技術(shù)未來可能朝三個方向發(fā)展：發(fā)電側(cè)平衡電網(wǎng)調(diào)峰、用戶側(cè)備用調(diào)峰和回收端再利用。首先，大型儲能系統(tǒng)將通過“風(fēng)光儲一體化”促進可再生能源的有效利用。其次，用戶側(cè)儲能將幫助降低用電成本并提高可靠性，同時支持新能源發(fā)電。最后，動力電池回收梯次利用將成為循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的重要部分，退役動力電池可應(yīng)用于多個領(lǐng)域，降低成本并提高經(jīng)濟效益。

4.當(dāng)前我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問題

儲能技術(shù)面臨多重挑戰(zhàn)，包括安全事故、高成本和缺乏獨立市場主體地位。安全是儲能發(fā)展的關(guān)鍵，但存在電化學(xué)儲能安全隱患和缺乏統(tǒng)一的安全標準。污染問題也不容忽視，尤其是電化學(xué)儲能系統(tǒng)部署帶來的環(huán)境挑戰(zhàn)。儲能系統(tǒng)的建設(shè)和運行成本高，限制了其廣泛應(yīng)用，同時技術(shù)的生命周期和維護需求也增加了成本。儲能技術(shù)需要持續(xù)資金支持以促進創(chuàng)新，但目前電力系統(tǒng)中儲能的盈利模式尚不成熟。儲能的市場主體地位未得到充分保障，商業(yè)模式不明確，電力市場改革進程緩慢，價格機制不夠靈活，這些都限制了儲能技術(shù)的潛力。盡管政府已提出推動儲能參與電力市場的政策，但具體實施仍面臨挑戰(zhàn)。

5.推動儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的建議

1）需完善政策機制以促進儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增強扶持力度。政府應(yīng)降低儲能應(yīng)用市場準入條件，優(yōu)先并網(wǎng)新能源電力，并提供減排配額。建議直接財政支持，如資助示范項目、提供容量或電量補貼，以及稅收減免。儲能產(chǎn)業(yè)與新能源緊密相關(guān)，政策支持如電動汽車發(fā)展、電池技術(shù)革新和電力體制改革是主要推動力。

2）增加對儲能關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)投入，降低系統(tǒng)應(yīng)用成本。特別關(guān)注鋰電池技術(shù)，解決安全性與效率問題。政府、科研機構(gòu)和企業(yè)應(yīng)共同研發(fā)關(guān)鍵材料、模塊、系統(tǒng)和回收技術(shù)。鼓勵企業(yè)采用先進制造技術(shù)，開發(fā)集成系統(tǒng)和智能控制技術(shù)。政策和技術(shù)研發(fā)需降低儲能技術(shù)成本，推動其大規(guī)模商用。

3）發(fā)展。政府可試點動力電池梯級利用，總結(jié)經(jīng)驗，制定發(fā)展規(guī)劃。鼓勵探索多情景梯級利用方案，并規(guī)劃市場管理方案，確?；厥瞻踩?。構(gòu)建全生命周期管理體系，保障系統(tǒng)安全運行和回收利用。

4）完善儲能標準體系，支持產(chǎn)業(yè)安全、規(guī)模化發(fā)展。建立統(tǒng)一的生產(chǎn)、運營和回收標準，解決安全質(zhì)量問題。制定儲能安全標準，加強安全意識，落實主體責(zé)任，提供法律法規(guī)保障。建立儲能項目準入標準，建設(shè)綜合評價體系，對接國際化標準。

5）提高儲能獨立市場主體地位，鼓勵以新商業(yè)模式參與電力市場。明確儲能獨立市場主體地位，推動系統(tǒng)優(yōu)化配置。提高儲能參與電力市場交易的積極性，明確儲能的市場價值，推進規(guī)?；瘧?yīng)用。政府應(yīng)將儲能納入電力市場改革考量，明確準入條件、交易機制和技術(shù)標準，推進儲能規(guī)?；瘧?yīng)用。

6.安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

6.1概述

安科瑞的Acrel-2000MG儲能能量管理系統(tǒng)專為工商業(yè)儲能電站設(shè)計，具備數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、查詢分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表、策略管理及歷史曲線等功能。策略管理支持多種控制策略，如計劃曲線、削峰填谷、需量控制和防逆流。該系統(tǒng)能統(tǒng)一監(jiān)控和管理各儲能單元，并與上級調(diào)度系統(tǒng)及云平臺進行數(shù)據(jù)通訊和交互，實現(xiàn)遠程監(jiān)控與運維，確保儲能系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行。

6.2應(yīng)用場景

適用于工業(yè)和商業(yè)儲能電站以及新能源配套儲能電站。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

（1）實時監(jiān)管

實時監(jiān)控微電網(wǎng)運行，涵蓋市電、光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁和用電負荷，以及收益、天氣、節(jié)能減排數(shù)據(jù)。

（2）智能監(jiān)控

實時監(jiān)測系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、逆變器、風(fēng)電控制逆變一體機、儲能電池、變流器和用電設(shè)備，以掌握微電網(wǎng)的運行狀況。

（3）功率預(yù)測

進行分布式發(fā)電系統(tǒng)的短期和超短期發(fā)電功率預(yù)測，并分析合格率與誤差。

（4）電能質(zhì)量

持續(xù)監(jiān)測微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量和可靠性，包括電壓諧波、閃變、不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，以及電壓暫升/暫降、中斷等暫態(tài)數(shù)據(jù)，并進行錄波展示。同時監(jiān)測電壓和電流的瞬變。

（5）可視化運行

實現(xiàn)微電網(wǎng)的無人值守管理，確保重要負荷和設(shè)備的持續(xù)監(jiān)控。

（6）優(yōu)化控制

分析歷史用電和天氣數(shù)據(jù)進行負荷預(yù)測，結(jié)合分布式電源和儲能狀態(tài)，優(yōu)化調(diào)度以減少用電高峰，降低企業(yè)用電成本。

（7）收益分析

用戶可查看光伏、儲能、充電樁的日常電量及收益，并切換至年報以查看月度數(shù)據(jù)。

（8）能源分析

分析光伏、風(fēng)電、儲能設(shè)備的效率，評估其性能和狀態(tài)。

（9）策略配置

微電網(wǎng)配置涉及設(shè)定系統(tǒng)組成、基礎(chǔ)參數(shù)、運行策略和統(tǒng)計值。策略包括計劃曲線、峰谷調(diào)節(jié)、需量控制、新能源利用和逆功率控制等。

7.硬件及其配套產(chǎn)品

8.結(jié)論

儲能產(chǎn)業(yè)是全球戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，對能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。在中國，它對實現(xiàn)“雙碳”目標、推動能源綠色轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟發(fā)展起著關(guān)鍵作用。儲能的發(fā)展有助于制造業(yè)升級和能源體系完善，同時提升中國在全球能源轉(zhuǎn)型中的優(yōu)勢。通過政策支持、技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)鏈合作、標準建設(shè)和市場體系完善等措施，可以促進儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化增長，加強中國在全球儲能市場的競爭力。

參考文獻

[1]林伯強、謝永靖：《中國能源低碳轉(zhuǎn)型與儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展》，《廣東社會科學(xué)》，2023年第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(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版）》，2022年第5期。

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022年05版

[4]林伯強.“雙碳”目標下儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢

審核編輯 黃宇