儲能技術(shù)分類概述

儲能技術(shù)分類概述儲能是通過特定的裝臵或物理介質(zhì)將不同形式的能量通過不同方式儲存起來，以便以后在需要時利用的技術(shù)。儲能主要是指電能的儲存。儲能又是石油油藏中的一個名詞，代表儲層儲存油氣的能力。儲能本身不是新興的技術(shù)，但從產(chǎn)業(yè)角度來說卻是剛剛出現(xiàn)，正處在能量之間的單向或雙向存儲設(shè)備，所有能量的存儲都可以稱為儲能。傳統(tǒng)意義的電力儲能可定義為實現(xiàn)電力存儲和雙向轉(zhuǎn)換的技術(shù)，包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超導(dǎo)磁儲能、電池儲能等，利用這些儲能技術(shù)，電能以機械能、電磁場、化學(xué)能等形式存儲下來，并適時反饋回電力網(wǎng)絡(luò)。能源互聯(lián)網(wǎng)中的電力儲能不僅包含實現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的設(shè)備，還應(yīng)包含電能與其他能量形式的單向存儲與轉(zhuǎn)換設(shè)備。在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，廣義的電力儲能技術(shù)可定義為實現(xiàn)電力與熱能、化學(xué)能、機械能等能量之間的單向或雙向存儲設(shè)備。如圖1所實現(xiàn)了電網(wǎng)、交通網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、供熱供冷網(wǎng)的“互聯(lián)”。其中，電化學(xué)儲能和電動汽車實現(xiàn)了電力雙向轉(zhuǎn)換，用雙框線標出，其余用單框線標出，圖中箭頭的方向表示能量流動的方向，F(xiàn)CEV表示燃料電池電動汽車，BEV表示電化學(xué)電池電動汽車。圖1：能源互聯(lián)網(wǎng)中的電力儲能技術(shù)除儲能設(shè)備外，還包含了熱電聯(lián)供機組、燃料電池、熱泵、制氫等能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。儲能和能源轉(zhuǎn)換設(shè)備共同建立了多能源網(wǎng)絡(luò)的耦合關(guān)系。在實際應(yīng)用中，二者常進行一體化設(shè)計，難以區(qū)分，因此本文將具有儲能能力的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備也納入廣義電力儲能的范疇。圖中，通過新能源發(fā)電實現(xiàn)風(fēng)、光、潮汐、地?zé)岬戎饕淮文茉聪螂娔艿霓D(zhuǎn)換。在電網(wǎng)傳輸和消納能力的限制下，部分新能源發(fā)電將通過制氫、制熱等方式進行轉(zhuǎn)換，部分新能源發(fā)電以電化學(xué)儲能等雙向電力儲能設(shè)備存儲并適時返回電網(wǎng)。在各電力儲能技術(shù)的支撐下，新能源發(fā)電與熱電聯(lián)供機組、燃料電池、熱泵等轉(zhuǎn)換設(shè)備協(xié)調(diào)運行，實現(xiàn)了新能源高效利用目標下，以電能為核心的多能源生產(chǎn)和消費的匹配。2.儲能按技術(shù)原理分類按照技術(shù)原理劃分，儲能技術(shù)主要分為物理儲能（如抽水儲能、機機械儲能電磁儲能電化學(xué)儲能鈉硫電池、鋰離子電池）和電磁儲能（如超導(dǎo)電磁儲能、超級電容器儲能等）三大類。其中：最成熟的是抽水蓄能、鉛蓄電池；正處于示范推廣階段的是飛輪儲能、壓縮空氣儲能、鋰電池；發(fā)展處于初期的技術(shù)有鋁空氣電池、液流電池、鈉硫電池、固態(tài)電池、燃料電池、超表1：各類儲能的特點典型額定功率額定功率下的放電特點應(yīng)用場合儲能儲能能能100~3000MW幾千瓦至幾0.05~100MW幾分鐘至適用于大規(guī)模儲能，技術(shù)成熟。響應(yīng)慢，受地理條件限制適用于大規(guī)模儲能，技術(shù)成熟。響應(yīng)慢，受地理條件限制壽命長，比功率高，無響應(yīng)快，比功率高，低溫條件，成本高響應(yīng)快，比功率高，成本高，比能量低技術(shù)成熟，成本低，壽命短，存在環(huán)保問題儲能密度稍低頻率控制，系統(tǒng)備用調(diào)峰、調(diào)頻，系統(tǒng)備用，平滑可再生能源功率波動不間斷電源、電能質(zhì)量控制輸配電穩(wěn)定、抑制震蕩備用電源、黑啟動備用電源，能量管理，平滑可再生能源功率波動池幾千瓦至幾幾分鐘至比能量與比功率高，高溫條件，運行安全問題有待改進成組壽命有待提高，安全問題有待改進電能質(zhì)量控制，備用電源，平滑可再生能源功率波動電能質(zhì)量控制，備用電源，平滑可再生能源功率波動a.抽水儲能抽水蓄能電站配備上、下游兩個水庫，負荷低谷電能富余時，將下游水庫的水抽到上游水庫保存；負荷高峰電能缺口時，利用儲存在上游水庫中的水發(fā)電。抽水蓄能是目前存儲大規(guī)模電力技術(shù)最成熟、成本效益最好的儲能技術(shù)，也是當前惟一廣泛采用的大規(guī)模能量存儲技術(shù)，世界總裝機容量已超過150,000MW。圖2：抽水蓄能工作原理抽水蓄能電站將電網(wǎng)負荷低時的多余電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時期的高價值電能，適用于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，并且宜為備用電源，效率較高，儲能容量大。缺點是其受地理條件、轉(zhuǎn)化效率等方面的制約較大，響應(yīng)時間是分鐘級，應(yīng)對電網(wǎng)負荷波動能力較差，同時投資周期較大，抽蓄損耗和線路損耗均較大。抽水蓄能電站能夠用于黑啟動、控制電網(wǎng)頻率、提供備用容量和提高火電站和b.壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能是一種基于燃氣輪機的儲能技術(shù)，利用電網(wǎng)負荷低谷時的剩余電力壓縮空氣，將空氣高壓密封在密封空間中，在需要電能時，釋放高壓空氣推動汽輪機發(fā)電。壓縮空氣儲能燃料消耗比調(diào)峰安全系數(shù)高，使用壽命長。壓縮空氣儲能規(guī)模大，僅次于抽水蓄能，場地限制較小，適用于大型電站，，同時建造受地穴、礦井等特殊地形條件的限制；建造成本和運行成本比較低，低于鈉硫電池或液流電池，也低于抽水蓄能電站，具有很好的經(jīng)濟性；通過維護使用壽命可達40-50年，壓縮空氣儲能使用的原料是空氣，不會燃燒，沒有爆炸的危險，不會產(chǎn)生任何有毒有害氣體，因此安全性和可靠性高。由于其儲能規(guī)模大、成本低，在全球范圍內(nèi)有很大的發(fā)展空間。壓縮空氣儲能由于能夠彌補抽水蓄能的先天不足，因此將是有效解決我國大規(guī)模儲能問題的重要技術(shù)選擇。壓縮空氣儲能的缺點主要為兩方面：一是效率較低，由于空氣受到壓縮時溫度會升高，空氣釋放膨脹的過程中溫度會降低，因此在壓縮空氣的過程中，一部分能量以熱能的形式散失，在膨脹前需要重新進行加熱，且通常以天然氣作為加熱空氣的熱源，由此導(dǎo)致儲能效率降低；二是依賴大型儲氣裝臵，且依賴圖3：壓縮空氣儲能工作原理目前美國正計劃在俄亥俄州建造世界上最大容量的壓縮空氣儲能電站，總裝機容量達到2700MW。我國于2003年開始壓縮空氣儲華北電力大學(xué)等國內(nèi)高校正在進行壓縮空氣系統(tǒng)熱力性能計算及其經(jīng)濟分析的研究。隨著分布式能量系統(tǒng)的發(fā)展以及減少儲氣庫容積和提高儲氣壓力的需要，8~12MW微型壓縮空氣儲能系統(tǒng)已經(jīng)成為當前c.飛輪儲能飛輪儲能的原理是將電能通過電動機轉(zhuǎn)化為飛輪轉(zhuǎn)動的動能儲存起來，供電時，將飛輪的動能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能輸出到外部負載。飛輪轉(zhuǎn)子是飛輪儲能系統(tǒng)中的核心部件之一。飛輪轉(zhuǎn)子材料一般選用強度很高的玻璃纖維或碳纖維等復(fù)合材料，在低速時也可選用高強度鋼和鋁合金。飛輪轉(zhuǎn)子的設(shè)計力求提高轉(zhuǎn)子的輕轉(zhuǎn)子質(zhì)量，最大限度地增大儲能量。軸承系統(tǒng)用于支撐飛輪轉(zhuǎn)子，是制約飛輪轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵因素之一。軸承系統(tǒng)的性能直接影響飛輪儲能電磁軸承、超導(dǎo)懸浮軸承等非接觸式磁軸承或其它低摩擦功耗軸承支圖4：飛輪儲能工作原理飛輪儲能的主要優(yōu)點是高充放電率，高循環(huán)次數(shù)，響應(yīng)速度快，無污染，維護簡單，壽命一般為20年，使用壽命不受充放電深度的影響；相較于其它儲能技術(shù)飛輪儲能幾乎無率可達8kW/kg以上，遠遠高于傳統(tǒng)電化學(xué)儲能技術(shù)；工況環(huán)境適儲能損耗較高，不適合用于能量的長期存儲?？蛰d下的相對能量損失但是在實際應(yīng)用過程中，受限于材料因素，安全穩(wěn)定運行的飛輪儲能密度通常不高于100Wh/kg；價格昂貴也是影響飛輪儲能大規(guī)模推廣的重要因素之一。飛輪儲能技術(shù)近年來發(fā)展迅速。據(jù)文獻國際先進的飛輪儲能系統(tǒng)儲能效率已經(jīng)達到了99.4%，可儲能100kWh。2004年，巴西實現(xiàn)了利用超導(dǎo)與永磁懸浮軸承的飛輪儲能，用于電壓補償。2011年，世界最大的飛輪儲能系統(tǒng)完成安裝，容量20MW，采用了當前世界最先進的碳纖維復(fù)合飛輪轉(zhuǎn)子技術(shù)，吸收并釋放1MW的電能僅需15分鐘。我國飛輪儲能研究起步較晚，目前還只是從事系統(tǒng)基礎(chǔ)研究及小容量試點。飛輪儲能技術(shù)的發(fā)展正朝著大功率、高效率、低損耗和安全可靠a.鉛蓄電池儲能鉛蓄電池是世界上最廣泛應(yīng)用的電池之一。循環(huán)次數(shù)較好，整體應(yīng)用成本較為低廉；技術(shù)成熟，安全性較高；同時具有能量密度較低；壽命較短；深度、快速、大功率放電時可用容量大幅下降等不足之處。目前，鉛蓄電池一般主要用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源，以及汽車起動電源和低速車動力電源領(lǐng)域。圖5：鉛蓄電池工作原理b.液流電池在液流電池中，能量儲存在溶解于液態(tài)電解質(zhì)的電活性物中，而液態(tài)電解質(zhì)則儲存在電池外部的罐中。用泵將儲存在罐中的電解質(zhì)打入電池堆棧，并通過電極和薄膜，將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，或?qū)⒒瘜W(xué)液流電池的充放電原理是基于化合價的變化，而非普通電池的物理變化，因此其使用壽命極長。但是另一方面，液流電池的能量密度和功率密度相對較低，而且響應(yīng)速度較慢。液流電池有較多體系，其中全釩液流電池目前最受關(guān)注。這種電池技術(shù)最早由澳大利亞新南威爾士大學(xué)發(fā)明，當前在國內(nèi)外的一圖6：液流電池工作原理液流電池儲存的能量多少取決于儲存罐的大小，容量可達兆可以儲存長達數(shù)小時至數(shù)天的能量，適合用于電力系統(tǒng)中。目前液流電池的典型功率在10MW以上，只適用于大容量、高功率的儲能系液流電池目前未能實現(xiàn)大規(guī)模商用，主要原因在于自身仍有較多的局限性：一是高溫會產(chǎn)生劇毒物質(zhì)，如在全釩液流電池中，正極液中五價釩離子在溫度高于45℃的情況下，會析出一種名為五氧化二釩的劇毒物質(zhì)，該物質(zhì)沉淀會堵塞流道，包覆碳氈纖維，惡化電池堆棧性能，最終致使電池報廢；二是投入成本高，能量密度低；三是電池呈液態(tài)，占地面積較大，應(yīng)用場地較為有限，主要為電網(wǎng)自c.鈉硫電池鈉硫電池的正極由液態(tài)硫組成，負極由液態(tài)鈉組成，中間隔有陶瓷材料的貝塔氧化鋁管。鈉硫電池的運行溫度需保持在300℃以上，以使電極處于熔融狀態(tài)。鈉硫電池目前發(fā)展的重點是作為固定場合（如電站儲能）應(yīng)用，用于調(diào)頻、移峰、改善電能質(zhì)量和可再生能圖7：鈉硫電池工作原理鈉硫電池的主要優(yōu)點是能量密度高，響應(yīng)時間短，可以達到毫秒級別；循環(huán)周期可達4500次；一次放電時間可達6~7h；周期往返鈉硫電池主要缺點為由于使用了金屬鈉，作為在高溫條件下運行的易燃金屬物，存在一定的安全風(fēng)險，同時電池的價格相對較高；鈉硫電池在移動場合（如電動汽車）使用條件比較苛刻，無論是在可提供的空間方面，還是在電池自身的安全方面，均有一定的局限性。d.鋰離子電池鋰電池實際上是一個鋰離子濃差電池，正負電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構(gòu)成。充電時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解液進入負極，此時負極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)。放電時則相反，鋰離子從負極脫嵌，經(jīng)過電解液嵌入正極，此時正極處于富鋰態(tài)，負極處于貧鋰態(tài)。鋰電池是目前相對成熟技術(shù)路線中能量密度最高的實圖8：鋰電池工作原理鋰電池根據(jù)不同的正極材料，主要可以細分為四類：鈷酸鋰電金屬復(fù)合氧化物包括三元材料鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等。鈷酸鋰電池自從鋰離子電池商業(yè)化以來，一直作為正極材料的主流被應(yīng)用。由于鈷酸鋰在高電壓下存在結(jié)構(gòu)不穩(wěn)工作電壓較低，進而導(dǎo)致鈷酸鋰主要應(yīng)用于小電池場合，如移動電早期的錳酸鋰電池，在高溫下與電解液的相容性較差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致容量衰減過快，因此高溫循環(huán)差的缺點一直限制著錳酸鋰在鋰離子電池中的應(yīng)用。近年來，摻雜技術(shù)的運用使錳酸鋰具有良好的高溫循環(huán)與儲存性能，目前已有少量國內(nèi)企業(yè)可以制備。磷酸鐵鋰電池具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高、常溫循環(huán)性能優(yōu)異等特點，并且鐵和磷的資源豐富，對環(huán)境友好，近年來國內(nèi)廣泛選擇磷酸鐵鋰電池應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域，特別是商用車領(lǐng)域。三元材料電池受錳酸鋰等單質(zhì)材料摻雜技術(shù)的啟發(fā)，綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優(yōu)點，形成了鈷酸鋰/鎳酸鋰/錳酸鋰三相的共熔體系，存在明顯的三元協(xié)同效應(yīng)，使綜合性能優(yōu)于單組合化合物。隨著生產(chǎn)技術(shù)工藝的進步，三元材料電池迅速在新能源汽車領(lǐng)域，特別是乘用車領(lǐng)域占據(jù)了重要位臵，成為目前政府補貼支持力度最大、出貨量最大，并不斷擴產(chǎn)的技術(shù)路線。表2：鋰電池正極材料性能對比總之，鋰電池憑借自身高能量密度和高功率密度的優(yōu)勢，成為目前主流的技術(shù)路線，在我國儲能中的裝機容量占比最大，增長幅度也最快，已成為發(fā)展最快的電化學(xué)儲能技術(shù)。近年來，鋰電池技術(shù)處于快速發(fā)展中，大規(guī)模生產(chǎn)和多場合應(yīng)用使其價格持續(xù)下降，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越多。目前，鋰電池研究主要集中在進一步提高使用壽命、提升安全性、降低成本，以e.鋁空氣電池儲能氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液為電解質(zhì)的電池。鋁攝電池放電時產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。圖9：鋁空氣電池工作原理鋁空氣電池的主要特點有能量密度高，鋁空氣電池是一種新型高能量密度電池，理論能量密度遠高于現(xiàn)有各類電池；使用壽命長，鋁電極可以不斷更換，因此鋁空氣電池壽命的長短取決于空氣電極的工作壽命；無毒、無有害氣體產(chǎn)生，電池電化學(xué)反應(yīng)消耗鋁、氧氣和水，生成Al2O3〃nH2O，可用于干燥吸附劑和催化劑載體、研磨拋光磨料，并用做污水處理的優(yōu)良沉淀劑；適應(yīng)性強，電池結(jié)構(gòu)和使用的原材料可根據(jù)使用環(huán)境和要求而變動，具有很強鋁空氣電池正面臨著兩大主要技術(shù)難點：一是鋁空氣電池含有高的能量密度，但功率密度較低，充電和放電速度比較緩慢，自放電率較大。二是在技術(shù)應(yīng)用時，需要額外采用熱管理系統(tǒng)來防止鋁空氣用，以及水底動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)后備動力源和便攜式電源等領(lǐng)域應(yīng)a.超導(dǎo)電磁儲能超導(dǎo)磁儲能的概念最早來源于充放電時間很短的脈沖能量儲存，利用超導(dǎo)體電阻為零的特性，通過超導(dǎo)線圈將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能返回電網(wǎng)或其他負載。儲能裝臵結(jié)構(gòu)簡單，沒有旋轉(zhuǎn)機械部件和動密封問題，因此設(shè)備壽命較長；儲能密度高，可達調(diào)節(jié)電壓和頻率快速且方便。功率輸送時不需要能源形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快、綜合效率高和功率密度高等優(yōu)點。超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)包括超導(dǎo)線圈、低溫系統(tǒng)、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)四大部分。超導(dǎo)磁儲能技術(shù)的成熟度主要取決于超導(dǎo)材料技術(shù)的成熟度，根據(jù)不同的工作溫度，可分為低溫超導(dǎo)材料、高溫超導(dǎo)材料和室溫超導(dǎo)材料。超導(dǎo)超導(dǎo)儲能裝臵不僅可用于調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的峰谷，而且可用于降低甚至消除電網(wǎng)的低頻功率振蕩，改善電網(wǎng)的電壓和頻率特性，同時還可用于無功和功率因素的調(diào)節(jié)以改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。超導(dǎo)磁儲能裝臵在特定領(lǐng)域擁有很大的應(yīng)用潛力。在電力系統(tǒng)中，超導(dǎo)磁儲能可以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，改善電能質(zhì)量等。在脈沖功率電源中，超導(dǎo)磁儲能裝臵可作為電磁武器和電磁彈射系統(tǒng)的高功率脈沖電源。超導(dǎo)磁儲能還可應(yīng)用于航空航天、能量回收等領(lǐng)域。近年來，超導(dǎo)材料實用化發(fā)展迅速，促進了超導(dǎo)儲能的研發(fā)和應(yīng)用。但是，要實現(xiàn)超導(dǎo)儲能的大規(guī)模應(yīng)用，還需要提高超導(dǎo)體的臨界溫度，研制出力學(xué)性能和電池性能良好的超導(dǎo)線材，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和使用壽命。超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)已投入高壓輸電網(wǎng)實際運行，5GWh超導(dǎo)磁儲能技術(shù)已通過可行性分析和技術(shù)論證。我國十五“863”計劃啟動了高溫超導(dǎo)輸電電纜、限流器、變壓器以及高溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)等超導(dǎo)電力應(yīng)用高溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)在華中科技大學(xué)系統(tǒng)動模實驗室成功實現(xiàn)了動b.超級電容器儲能超級電容器由2個多孔電極、隔膜及電解質(zhì)組成。電容器依靠電子的遷移攜帶能量，超級電容器按原理可以分為雙電層電容器和贗電容器。目前，雙電層電容器的技術(shù)更為成熟，在市場上已經(jīng)逐步推廣，所以現(xiàn)在市場上所說的超級電容器一般都是指雙電層電容器。超級電容器在結(jié)構(gòu)上包括正極、負極和電解液。電極材料的制備是超級電容器的核心環(huán)節(jié)，正極材料一般包括碳材料、金屬氧化物材料和外加電壓到超級電容器的兩個極板上，極板的正極板存儲正電荷，負極板存儲負電荷，在超級電容器的兩極板電荷上產(chǎn)生的電場作用下，電解液與電極間的界面形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電池，因此充放電過程始終是物理過程。超級電容器具有充電時間短、循環(huán)使用壽命長、大電流放電能力強、能量轉(zhuǎn)換效率高、功率密度高、超低溫特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點。超級電容器充放電的速度快，幾乎沒有充放電次數(shù)以及最大放電量的限制，平均壽命可達25年以上。缺點是儲能密度低于一般的化學(xué)電池，且放電時間很短。其未來的發(fā)展主要是面向電動汽車，以及電力系統(tǒng)中短時間、大功率負載的平滑，在電壓跌落和瞬態(tài)可以提供超大電流的電力。超級電容器用作車輛起動電源，起動效率和可靠性都比傳統(tǒng)的蓄電池高，可以全部或部分替代傳統(tǒng)的蓄電池。超級電容器用作車輛的牽引能源，可以驅(qū)動電動汽車，替代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機，改造現(xiàn)有的無軌電車。超級電容器用在軍事上，可以保證坦克車、裝甲車等戰(zhàn)車在寒冷的冬季順利起動，并可作為激光武器的脈沖能源。超級電容器還可以用作其它機電設(shè)備的儲能能源。國外就超級電容器方面的研究較早，美國、日本和俄羅斯的大公司一直占據(jù)著這一行業(yè)大部分市場份額，產(chǎn)品領(lǐng)域包括電動汽車、軌道交通能量回收系統(tǒng)、小型新能源發(fā)電系統(tǒng)及軍用武器等方面。我國在這個行業(yè)也有了一定成果，大慶華隆電子有限公司是我國首家實現(xiàn)超級電容器產(chǎn)業(yè)化的公司；無錫力豪科技有限公司與中科院電工研究所無錫分所經(jīng)過多年聯(lián)合攻關(guān)，于2011年8月成功研制出基于超級電容器的動態(tài)電壓恢復(fù)器；超級電容公交電車方面，中國是唯一將超級電容公交車投入量產(chǎn)的國家。按照應(yīng)用場景劃分，儲能技術(shù)可分為集中式集中式規(guī)?；瘍δ芎图惺揭?guī)?；瘍δ芟到y(tǒng)的功率從數(shù)兆瓦到數(shù)百兆瓦,持續(xù)放電時間為數(shù)小時以上，作為儲能電站通過35kV或110kV母線接入系統(tǒng)進行調(diào)峰調(diào)頻,或與大型光伏電站或風(fēng)電場配合使用,提高電網(wǎng)對新能源的接納能力。集中式規(guī)模化儲能系統(tǒng)可在大規(guī)模新能源電站和輸電領(lǐng)域應(yīng)用,可有效減少新能源發(fā)電接入電網(wǎng)引起的不穩(wěn)定或?qū)崿F(xiàn)可再生能源的電量轉(zhuǎn)移、固化輸出,也可用于電網(wǎng)削峰填谷、調(diào)頻和事故備用等。根據(jù)其應(yīng)用場景,應(yīng)具備功率控制、黑啟動、通信和隨著可再生能源滲透率的提高，電網(wǎng)中的機組發(fā)電功率不再完全可控，但同時必須滿足波動的負荷電力需求，這種供需動態(tài)波網(wǎng)調(diào)度帶來前所未有的挑戰(zhàn)。集中式規(guī)模化儲能可以實現(xiàn)包括電壓和頻率控制、削峰填谷和應(yīng)對新能源接入等多種功能，提高電網(wǎng)的靈活性和穩(wěn)定性。集中式規(guī)?；瘍δ茉陔娋W(wǎng)中的推廣應(yīng)用必須達到一定經(jīng)濟和技術(shù)指標，在性能指標或者經(jīng)濟性方面優(yōu)于現(xiàn)有發(fā)電和運行設(shè)調(diào)節(jié)、可再生能源并網(wǎng)、延緩輸配電建設(shè)和升級、負荷跟蹤以及削峰調(diào)頻是維護電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵技術(shù)，為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，要求調(diào)頻機組能快速、精確地響應(yīng)調(diào)度指令。大型火電調(diào)頻機組持續(xù)運行導(dǎo)致發(fā)電機組負荷率下降和環(huán)境污染等問題。儲能技術(shù)參與調(diào)頻服務(wù)的最大優(yōu)勢是其具有快速和精確的響應(yīng)能力，單位功率的調(diào)節(jié)效率較高。儲能技術(shù)非常適合解決短時電力供應(yīng)和需求之間的不平衡問題，為電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)，其調(diào)頻響應(yīng)速度遠快于常規(guī)火電機組。根據(jù)美國電力市場的調(diào)頻電源比較分析，儲能調(diào)頻效果是水電機具有快速調(diào)節(jié)能力的儲能技術(shù)能夠更有效地提供調(diào)頻服務(wù)。應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)頻儲能系統(tǒng)的性能指標主要有系統(tǒng)壽命、持續(xù)發(fā)電時間、響應(yīng)時間和循環(huán)效率等。集中式規(guī)模化儲能應(yīng)用于調(diào)頻業(yè)務(wù)具有運行成本低、響應(yīng)速度快、運行穩(wěn)定和安全可靠的特點，其調(diào)頻特性優(yōu)于傳統(tǒng)調(diào)頻機組，若集中式規(guī)?；瘍δ苓_到表中的指標，那么儲能調(diào)頻未來在電網(wǎng)中將有巨大的發(fā)展空間。表3：儲能調(diào)頻關(guān)鍵指標（短時）新能源開發(fā)利用能減少化石能源的使用，減少環(huán)境污染，不過新能源出力的隨機性和不確定性制其變?yōu)榭煽刂频碾娫矗谴笠?guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)運行的可行途徑。儲能系統(tǒng)結(jié)合新能源發(fā)電預(yù)測可有效改善新能源出力特性，平抑出力波動，提高新能源發(fā)電的可靠性和穩(wěn)定性，為大規(guī)模新能源的并網(wǎng)消納提供條件。儲能技術(shù)應(yīng)用于新能源并網(wǎng)的性能指標主要有循環(huán)效率、標要求，儲能在新能源并網(wǎng)方面會得到廣泛應(yīng)用，新能源發(fā)電表4：儲能應(yīng)用于新能源并網(wǎng)關(guān)鍵指標（短時）隨著負荷中心電力需求的增加，新增負荷給電網(wǎng)的輸配電帶來巨大的壓力，負荷中心的配電網(wǎng)呈現(xiàn)局部潮流不平衡和高峰時段電力供應(yīng)緊張趨勢。然而通過建設(shè)和升級輸配電配套工程滿足高峰負荷的需求非常不經(jīng)濟，并且建設(shè)周期較長。儲能電站在負荷低谷存儲電能，負荷高峰釋放電能，從而滿足電能需求，可延緩或者減少輸配電工程以及電廠的投資建設(shè)，是一種經(jīng)濟可行的方案。應(yīng)用于延緩輸配電建壽命，同時安全性也是儲能系統(tǒng)必須要考慮的重要因素。為儲能配臵的保護需完全融入現(xiàn)有的電網(wǎng)保護體系。集中式規(guī)?；瘍δ苣軌蜻_到的性能指標見表4，該技術(shù)將作為一種低成本、高效益的有效方式被電力行業(yè)采納應(yīng)用，以適應(yīng)電網(wǎng)的智能化和滿足日益增長的表5：儲能應(yīng)用于延緩輸配電建設(shè)和升級關(guān)鍵指標（長時）力供應(yīng)需