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【科普贴]秒懂!我们为什么需要储能?白话叙储能，戳文了解

2020-04-26 13:39

储能是一个朝阳产业，是个需求呼唤产品的产业。储能重在储，它表征充裕和安全。农村老家，家庭妇女乐于在厨房多存点干柴，可抵御刮风下雨时的无
柴可烧:城市里，极端天气来临之前，媳妇习惯多接一盆水，可预防突发停水而不至于无饭可做;辛苦工作的人偏爱把钱存入银行，避免未来生活意外对家庭的
冲击……如此等等，都是储存带来的好处，电力也不例外。

有了储能，新能源可以自由并网，风机可以随意转动而不限电，微网系统让社区更安全，智能电网不在流于概念，能源互联将会轻松实现，有了储能，我
们更可以像在淘宝网上买衣服一样购买电能。储能是新能源代替化石能源的关键一环，是能源利用方式变革的支点。

一直以来，我国储能行业按照“两步走”稳步推进:第一步是实现储能由研发示范向商业化初期过渡;第二步是实现商业化初期向规模化发展转变。

2019年，随着更多储能项目的落地，储能产业将从示范应用步入商业化初期的重要阶段。与此同时，新模式、新市场将有望被深入挖掘，储能的春天已经
到来!

本文的主题是白话叙储能，用最简单的文字让大家了解到底什么是储能与我们为什么需要储能:

那么什么是储能?字面来讲，储能即指能量存储，但相较于一般的“存储”又带有更高的技术要求，是指利用各种“黑科技”(化学或者物理等一系列方
法)将人们看不见的能量进行存储并在需要时释放的一系列技术和措施。如对太阳能、风能、潮汐、热能的存储等……

储能家族还是很庞大的，根据其能量转换形式的不同，储能方式大致分为物理储能、化学储能、电磁储能以及其他各种。其中电化学储能因为优势特长(投资
少、效率高、维护简单、使用安全等)尤为突出，逐渐成为主流发展方向。在所有储能技术中，除抽水蓄能外，电化学储能技术相对成熟，锂电池储能在电化学储
能中占比约76%左右，出列优等生。

总体来说，储能主要还是指对电能的存储。如果贴近生活的话，可以将其简单粗暴地理解为大型充“电”宝，不过其作用却远远不仅“充电宝”那么简单。

我们将电池储能视为一个有容量规模的能源中转站。以其容量大小来看:

1.常规充电宝能解决一两个手机用户一天的移动使用问题

2.家庭储能或备电应急储能电源能解决一家一户的部分用电或临时停电问题

3.用户侧储能通常只考虑利用峰谷电价差削峰填谷以及需求侧响应等问题

4.大规模储能(100MWh以上)因其响应速度快和控制精准以及具有双向调节等特性，如果应用于电网调度，使用在调峰调频等电网安全策略方面，其价值和
影响力将是巨大的。

综上，在电网中，只要规模足够大，电池储能电站无疑是最优质的调度资源之一。燃气发电和抽水蓄能电站虽然也能完成一部分新能源调峰工作，但是平滑
输出和调频效果远不及电池储能。

此外，为了平衡传统能源的不可再生和日益增长的能源消耗，以环保和可再生为特质的新能源如太阳能、风能、潮汐越来越得到重视。然而光伏君一到晚上
就闹罢工，无风的时候风电兄弟也不给力，潮汐总是三天打鱼两天晒网……使得新能源无法得到充分利用。所以配套一定规模的电池储能电站才是新能源电站实
现跟踪计划发电的终极选择。

储能常用术语:

焦耳(J):1焦耳=1牛顿.米(N.M)焦耳是能量单位。

卡(K):1卡=4.2焦耳卡也是能量单位

瓦特(W):1瓦特=1焦耳/秒(J/S)瓦特是功率单位

瓦时(Wh):1瓦时=1瓦x3600秒=3600焦耳瓦时也是能量单位

千瓦时(kWh):1千瓦时=1000x1瓦时=3600000焦耳1千瓦时也就是俗话说说的一度电的能量

安时(Ah):1安时=(1库仑/秒)x3600秒=3600库仑，安时是电池常用术语，表示电池所储存的电量的多少。

伏安时(VAH):1伏安时=1伏特x1安时=3600焦耳=1瓦时

伏安时也是能量单位。以我们常见的电动两轮车为例，其电池规格为48伏，10Ah,这就表明整个电池包的储能为480瓦时，也就是接近半度电的样子。

通用的VOLT电池包储能为16kWh,这就表明如果这电池包里面的能量完全释放出来，相当于家用的16度电。

无功补偿:全称无功功率补偿，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。

为什么需要储能?

储能是战略型产业。但质疑声不断，这种质疑主要基于中国经济发展不景气，电网供应已经过剩，小电厂大量关闭，过剩时期电网没必要把电储存起来或者购买
来自储能设备的电。

这里扫盲一下，中国电力面临的问题不是多与少而是结构比例，比如降低火电比例，增加清洁能源发电比例。你一定很吃惊，中国目前70%以上的电力供应来自
燃煤，燃煤带来的环境问题不必多讲。

可以预见未来几年，中国风电、光伏等新能源比例还将加大，除此之外，新能源汽车也是实现节能减排的一个重要手段。但新能源是不稳定的电源，新能源大量
接入使电网遇到了致命的问题--波动性。为了维稳，我们弃掉了光伏，风电甚至水电。月前困局在干，新能源并网无门，微网与分布式应用鲜有突破，智能电网呼
吁多年一直裹足不前，能源互联更是挂在天边的彩虹。美好的前景让我们义无反顾，同时挑战随即迎面扑来，行业呼唤着储能技术。

1、新能源接入

众所周知，我国政府承诺2030年左右碳排放达到峰值，煤电占比逐步下降，可再生能源将实现规模化发展，并大量接入到电网。但可再生能源发电具有的波动
性、间歇性与随机性会对电网带来挑战。

对行业外的人来讲，风光发电越多，新能源占比越高，国家越清洁，然而波动性的存在让想法事与愿违。先说火电，像一个勤劳的古代农民，日出而作，日落而
息，耕田而食，凿井而饮，规规矩矩，规规律律，老少无欺，十年如一日;其次是光伏负荷，属于三心二意，心猿意马型，虽有安分作息之形式，然身在曹营心在汉，禁不住外界的红尘纷扰，心中波涛起不停，高低敏迷，不知西东:最无奈是风电，放荡形骸、天马行空之类，毫无规矩可言，更像是一个蔑视课堂的学生，想来就来，说走就走!假若火电、风电和光伏是电网的三个儿子，不用想，受宠的是肯定是火同学，挨批的一定是光同学，挨揍的必然是风同学!

如果缺少消纳能力，过多的新能源将会对电网造成严重的影响，大了讲，工厂的各种设备将会因为负荷的频发波动而缩短寿命;小了讲，负荷波动会导致家里的照
明忽亮忽暗，有烧毁风险。

电力有了波动怎么办?我们可以有以下几种办法:

(1)弃之不用，对新能源电力并网亮红灯，这是一种电网无能为力的体现劳民伤财;

(2)上更大规模的火电，增大基数，相对降低新能源比例;

(3)加大电力外送，将本地用不完的负荷通过特高压输送到需求地区，把问题打包转移，到人民最需要的地方去;

(4)智能管理，电网对电力用户进行实时统计与预测，优化设备运行时间短，以应对电网波动，有称之为电网智能化，比如德国，利用强大的电网调度功能，可保
证30%的新能源电力自由上网，奇迹;

方法(1)丢车保帅，采用丢弃来实现电网稳定，无奈事实已经发生，毫不夸张，三北地区平均每三块光伏板有一块不给发电，每两台风机有一台停歇。

方法(2)是掩耳盗铃，自欺欺人，如此操作理论上消纳了更多的新能源，实际却大幅增加了煤炭发电量，能源结构非但不会优化，反而会恶化。

(5)增加储能，通过削峰填谷或调峰手段，实现新能源电力的稳定输出。

方法(3)是权宜之计，击鼓传花似的做法无益于问题解决。

方法(4)是缓兵之计，谁都知道这个做法一定会碰到饱和点，但做了总比不做好，它时刻考验着调度者的智慧。

方法(5)可彻底解决波动性，储能好比一个大水缸，只要缸内有水，上部进水量的波动不影响下部出水流量的稳定性，波动问题彻底解决。

2、微网与分布式能源

中国人独爱“大”字，老子说:“道大天大地大人亦大”，刘邦回农村老家时唱“大风起兮云飞扬”，王维诗句“大漠孤烟直，长河落日圆”，教科书讲我国地大物博。中国电网也不例外，可谓“天网恢恢”。然而，要想做到疏而不漏，还需要微网来辅助。

微网概念并非凭空想象，而是来源于实际需求。电网虽然很发达，一旦发生故障，用户会立刻面临无电可用的境界，特别是在地震，海啸，山体滑坡等区域性自
然灾害之后，主干线故障之后，灾区瞬间与世隔绝，电视不能看、电话拨不出、手机没信号，几乎与世隔绝。这种灾难在日本很频繁，岛国感受最深，他们对微网的研究或投入很早很积极。

怎么理解微网?它有什么特点?

简单说就是电源和负载组成的一个系统。比如出门在外，我们习惯为手机配上一枚充电宝，插上数据线为手机充电时，可以认为这是一个袖珍的微网，有电源有
负载;家庭配置一套电池系统，在停电时开启，确保家电运行，如果你家有足够的屋顶，配上光伏板，组成户用光储系统，这也是一种微网形式;以此类推，范围逐步扩大，负荷逐渐提升，从小区到社区，电源接入类型有外电网、光伏、风电、储能等。只要容量不高于50MW，都可以称作微网系统。

微网的特点主要有以下几个方面:

(1)灵活:相对于大电网，微网可以自由灵活调度;

(2)多样:可以接入不同类型的电源，可大大提高新能源的接入。

(3)可控:可实现各类电力的切换，大大提高用电安全性和可靠性。

(4)交互:微网可根据需求，为大电网提供有效的支撑，用电低谷时储存电网电能，高峰时释放释放电能。

(5)独立:无外部电能供给的一段时间内，微网系统可保障内部的稳定供应。

这里必须强调一下，微网的核心和瓶颈是储能，没有储能，微网无从谈起，储能的技术成熟度和经济性是阻碍微网的关键因素。

3、智能电网

智能电网的实施主体是电网本身，目的是应对极不平衡的电力需求，减少过度投入。以上海为例，为解决每年夏季用电高峰期的供电需求，电网公司花了几百亿
元进行升级改造，回头一看，这个高峰时段仅有几十个小时，怎么算都觉得不值得，基于此，专家们想到了智能电网，通过对发电企业以及用电端大数据的统计与分析，制定合理的逻辑，实现用电负荷与发电负荷之间的平衡错峰作业，降低用电高峰期电力负荷等等。目前江苏在推行户用智能电表，实时监测各家各户用电规律，调节电力供应。

这里也碰到一个症结:用户用电的波动性和随机性很大，可谓变幻无常，然而常规电厂的运行时以稳定性著称的，稳定意味着高效率，常规电厂启停麻烦，比如
启动一座燃煤机组至少需要48小时，花费成百上千万都有可能。再比如，国家目前推行的新能源汽车政策来算，预计2020年不低于500万辆，平均重点功率10kw，则充电负荷将会在0-50GW之间随机变化，面对波动的新能源与随机的负荷需求，常规电站无所适从，必须上储能，否则乱作一团。目前国内外所用的储能形式为抽水储能，效果很好。但不是每种牛奶都叫特仑苏，不是每座山都可以建抽水电站，选址苛刻，投资成本高，建设时间长，灵活性差。抽水蓄能可谓是储能界的大白，在别的储能产品还未成型之前，它是全世界电网调节负荷的依靠。

4、能源互联

能源互联是智能电网的高级阶段和终极目标，是互联网+能源的重要形式，一提到互联网，女孩的第一反应是买买买，能源互联就是要把能源当做商品在网上叫
卖，由独立的售电主体直接与用户进行交易，用户可根据需求购买，比如居家型主妇会挑选便宜的电能，环保观念强的会购买新能源电能，更有甚者，你可以通过购买邻居家富余的电力来加深邻里关系。能源互联是一种直面客户的互联网关系，是能源利用方式的变革，需要强大而完善的储能技术做支撑。

来源:北极星储能网整理

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