儲(chǔ)能技術(shù)的定義與分類(lèi)

{ 何為儲(chǔ)能技術(shù)？}

儲(chǔ)能或儲(chǔ)能技術(shù)指的是把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)使用的技術(shù)。儲(chǔ)能技術(shù)將較難儲(chǔ)存的能源形式，轉(zhuǎn)換成技術(shù)上較容易且成本低的形式儲(chǔ)存起來(lái)。例如：太陽(yáng)能熱水器將光能（輻射）存在熱水（熱能）里，電池將電能存在電化學(xué)能里。目前大型儲(chǔ)能系統(tǒng)主要為水力發(fā)電和抽蓄發(fā)電。電網(wǎng)儲(chǔ)能指的是用在電網(wǎng)的大型儲(chǔ)能裝置。

從廣義上講，儲(chǔ)能即能量存儲(chǔ)，是指通過(guò)一種介質(zhì)或者設(shè)備，把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲(chǔ)起來(lái)，基于未來(lái)應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來(lái)的循環(huán)過(guò)程。從狹義上講，儲(chǔ)能特指針對(duì)電能的存儲(chǔ)，即利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)起來(lái)并在需要時(shí)釋放的一系列技術(shù)和措施。

根據(jù)不同的存儲(chǔ)介質(zhì)和技術(shù)路線，儲(chǔ)能主要分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能五大類(lèi)，其中機(jī)械儲(chǔ)能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等，電化學(xué)儲(chǔ)能包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉離子電池、液流電池等，電磁儲(chǔ)能包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等。

{ 儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu) }

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)，主要由儲(chǔ)能電池，功率轉(zhuǎn)換( PCS)，電池管理( BMS)，能量管理(EMS)等幾部分組成。
1）電池管理系統(tǒng)BMS：擔(dān)任感知角色，主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測(cè)、評(píng)估、保護(hù)以及均衡等；
2）能量管理系統(tǒng)EMS：擔(dān)任決策角色，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等；
3）儲(chǔ)能變流器PCS：擔(dān)任執(zhí)行角色，主要功能為控制儲(chǔ)能電池組的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換。

{ 大型儲(chǔ)能系統(tǒng)分類(lèi) }

{ 大型儲(chǔ)能系統(tǒng)分類(lèi) }

{ 儲(chǔ)能電站集成技術(shù)路線對(duì)比 }

技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：不同儲(chǔ)能技術(shù)差異化發(fā)展

壓縮空氣儲(chǔ)能，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣，并將空氣高壓密封;在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期，釋放壓縮空氣，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。壓縮空氣儲(chǔ)能是一種能夠?qū)崿F(xiàn)大容量、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)，是極具潛力的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。壓縮空氣儲(chǔ)能可分為補(bǔ)燃式和非補(bǔ)燃式兩類(lèi)，我國(guó)現(xiàn)有投產(chǎn)均為非補(bǔ)燃式，其中蓄熱式(絕熱)系統(tǒng)為主流。

飛輪儲(chǔ)能是一種源于航天的先進(jìn)物理儲(chǔ)能技術(shù)，是指利用電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，在需要的時(shí)候通過(guò)飛輪慣性拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電，將儲(chǔ)存的機(jī)械能變?yōu)殡娔茌敵?即所謂的飛輪放電)的一種儲(chǔ)能方式。適用于不間斷電源(UPS)、軌道交通、電網(wǎng)調(diào)頻、電網(wǎng)調(diào)峰等高功率、短時(shí)間放電、頻繁充放電的場(chǎng)景。

電化學(xué)儲(chǔ)能利用電化學(xué)電池將電能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)釋放電能。電化學(xué)儲(chǔ)能包含鋰電池、鉛酸電池、鈉硫電池、液流電池等，是目前應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮碾娏?chǔ)能技術(shù)，其中鋰電池占據(jù)主導(dǎo)。

市場(chǎng)情況：儲(chǔ)能裝機(jī)快速增長(zhǎng)，新型儲(chǔ)能占比提升

{ 儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈 }

{ 中國(guó)市場(chǎng)的情況 }

中國(guó)電力市場(chǎng)需求進(jìn)一步增大和非化石能源發(fā)電裝機(jī)量的容量和比例不斷增加給儲(chǔ)能的市場(chǎng)擴(kuò)容帶來(lái)更多發(fā)展空間。截至2022年底，全國(guó)已投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)870萬(wàn)千瓦，平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)約2.1小時(shí)，比2021年底增長(zhǎng)110%以上。其中，從2022年新增裝機(jī)技術(shù)占比來(lái)看，鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)占比達(dá)94.2%,仍處于絕對(duì)主導(dǎo)地位，新增壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能技術(shù)占比分別達(dá)3.4%、2.3%,占比增速明顯加快。此外，飛輪、重力、鈉離子等多種儲(chǔ)能技術(shù)也已進(jìn)入工程化示范階段。

主要廠商排名

圖：2023年中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)不同環(huán)節(jié)代表性企業(yè) 資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

未來(lái)展望：碳中和背景下，儲(chǔ)能扮演不可或缺的角色

隨著“30-60 碳達(dá)峰-碳中和”戰(zhàn)略的提出，可再生能源將得到大力發(fā)展。

高比例可再生能源需要大量?jī)?chǔ)能，儲(chǔ)能迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

第一階段(2020-2025年)

“十四五”風(fēng)光發(fā)展信心足。

“十四五”期間電力約束問(wèn)題不構(gòu)成主要矛盾，儲(chǔ)能是風(fēng)光發(fā)展的標(biāo)配。

第二階段(2025-2030年)

新能源成為主力能源，電網(wǎng)穩(wěn)定性亟需大量?jī)?chǔ)能。

第三階段(2030-2060年)

新能源存量替代化石能源，儲(chǔ)能將在電網(wǎng)側(cè)替代火電機(jī)組。

戶(hù)用和便攜式儲(chǔ)能將成為海外市場(chǎng)主要增長(zhǎng)點(diǎn)

儲(chǔ)能海外市場(chǎng)高速發(fā)展主要集中在戶(hù)儲(chǔ)和便攜式儲(chǔ)能兩大領(lǐng)域，歐洲和美國(guó)是全球戶(hù)用儲(chǔ)能裝機(jī)主力，各占據(jù)約1/4的市場(chǎng)。高速發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素有以下幾方面：

1. 地緣政治因素影響，能源自給率低，消費(fèi)電價(jià)不斷上漲，推動(dòng)戶(hù)儲(chǔ)滲透率提升。
2. 海外建筑多以低樓層獨(dú)立建筑為主，儲(chǔ)能裝機(jī)建設(shè)難度低，市場(chǎng)需求量大。
3. 由于戶(hù)外文化盛行和部分地區(qū)多災(zāi)的地理環(huán)境，便攜式儲(chǔ)能以歐美和日本國(guó)家為主。

國(guó)內(nèi)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)預(yù)測(cè)

預(yù)計(jì)2026年新型儲(chǔ)能累計(jì)規(guī)模將達(dá)到 48.5GW，2022-2026年復(fù)合年均增長(zhǎng)率（CAGR）為53.3%，市場(chǎng)將呈現(xiàn)穩(wěn)步、快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

儲(chǔ)能可能會(huì)向以下三個(gè)方向發(fā)展，分別是發(fā)電側(cè)平衡電網(wǎng)調(diào)峰、用戶(hù)側(cè)備用調(diào)峰以及回收端再利用。

最新技術(shù)專(zhuān)題展示