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儲(chǔ)能是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，對(duì)推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)極端事件、保障能源安全、促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和具有重要意義。2021年7月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，大力推進(jìn)電源側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)、積極推動(dòng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能合理化布局、積極支持用戶側(cè)儲(chǔ)能多元化發(fā)展，到2025年，裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬(wàn)千瓦以上，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變?！?021年儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書(shū)》顯示，2020年新增投運(yùn)項(xiàng)目中，儲(chǔ)能在新能源發(fā)電側(cè)的裝機(jī)規(guī)模最大，同比增長(zhǎng)438%。未來(lái)新型儲(chǔ)能將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，上海亟需搶抓儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)新賽道，大力激活儲(chǔ)能資源價(jià)值，推進(jìn)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?；l(fā)展。

儲(chǔ)能技術(shù)是電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中“采—發(fā)—輸—配—用—儲(chǔ)”六大環(huán)節(jié)中的重要組成部分。電力系統(tǒng)中引入儲(chǔ)能環(huán)節(jié)后，可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負(fù)荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，還可以促進(jìn)可再生能源的應(yīng)用，也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段。

一、儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用

儲(chǔ)能技術(shù)的研究和發(fā)展一直受到各國(guó)能源、交通、電力、電訊等部門(mén)的重視。電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢(shì)能、動(dòng)能、電磁能等形態(tài)存儲(chǔ)，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲(chǔ)能四大類型。

抽水蓄能電站投入運(yùn)行時(shí)必須配備上、下游兩個(gè)水庫(kù)(上、下池)，負(fù)荷低谷時(shí)段抽水儲(chǔ)能設(shè)備工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將下游水庫(kù)的水抽到上游水庫(kù)保存，負(fù)荷高峰時(shí)抽水儲(chǔ)能設(shè)備工作于發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，利用儲(chǔ)存在上游水庫(kù)中的水發(fā)電。抽水儲(chǔ)能是在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種儲(chǔ)能技術(shù)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用、黑啟動(dòng)和提供系統(tǒng)的備用容量，還可以提高系統(tǒng)中火電站和核電站的運(yùn)行效率。

壓縮空氣儲(chǔ)能電站(CAES)是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，主要利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電力壓縮空氣，并將其儲(chǔ)藏在典型壓力7.5MPa的高壓密封設(shè)施內(nèi)，在用電高峰釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。CAES建設(shè)投資和發(fā)電成本均低于抽水蓄能電站，但其能量密度低，并受巖層等地形條件的限制。CAES 儲(chǔ)氣庫(kù)漏氣開(kāi)裂可能性極小，安全系數(shù)高，壽命長(zhǎng)，可以冷啟動(dòng)、黑啟動(dòng)，響應(yīng)速度快，主要用于峰谷電能回收調(diào)節(jié)、平衡負(fù)荷、頻率調(diào)制、分布式儲(chǔ)能和發(fā)電系統(tǒng)備用。

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)由高速飛輪、軸承支撐系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、 功率變換器、電子控制系統(tǒng)和真空泵、緊急備用軸承等附加設(shè)備組成。谷值負(fù)荷時(shí)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)由工頻電網(wǎng)提供電能，帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存能量，完成電能—機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過(guò)程；出現(xiàn)峰值負(fù)荷時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪作為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)功率變換器輸出電流和電壓，完成機(jī)械能—電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過(guò)程。

超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)利用超導(dǎo)體制成的線圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，功率輸送時(shí)無(wú)需能源形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快(ms級(jí))，轉(zhuǎn)換效率高(≥96%)、比容量/比功率大等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)大容量能量交換和功率補(bǔ)償。超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)在技術(shù)方面相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件和動(dòng)密封問(wèn)題，可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支撐、功率補(bǔ)償、頻率調(diào)節(jié)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求。

超級(jí)電容器儲(chǔ)能根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制，可提供強(qiáng)大的脈沖功率，充電時(shí)處于理想極化狀態(tài)的電極表面，電荷將吸引周圍電解質(zhì)溶液中的異性離子，使其附于電極表面，形成雙電荷層，構(gòu)成雙電層電容。由于電荷層間距非常小(一般0.5mm以下)，加之采用特殊電極結(jié)構(gòu)，電極表面積成萬(wàn)倍增加，從而產(chǎn)生極大的電容量。但由于電介質(zhì)耐壓低，存在漏電流，儲(chǔ)能量和保持時(shí)間受到限制，必須串聯(lián)使用，以增加充放電控制回路和系統(tǒng)體積。

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要是一個(gè)利用鋰電池/鉛電池作為能量?jī)?chǔ)存載體，一定時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)電能和一定時(shí)間內(nèi)供應(yīng)電能的系統(tǒng)，而且提供的電能具有平滑過(guò)渡、削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓等功能。有控制有功功率流的能力,能夠同時(shí)對(duì)接入點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)節(jié),為高壓輸電系統(tǒng)提供快速的響應(yīng)容量,由于電池儲(chǔ)能具有技術(shù)相對(duì)成熟、容量大、安全可靠、噪聲低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)。

二、兄弟省市電力儲(chǔ)能示范項(xiàng)目建設(shè)典型案例

（一）浙江探索儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景和商業(yè)模式

2021年11月，浙江省發(fā)展改革委、省能源局發(fā)布《關(guān)于浙江省加快新型儲(chǔ)能示范應(yīng)用的實(shí)施意見(jiàn)》，未來(lái)三年，將建成并網(wǎng)100萬(wàn)千瓦新型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，“十四五”力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)200萬(wàn)千瓦左右新型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目的發(fā)展目標(biāo)。浙江正積極打造國(guó)家電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)省級(jí)示范區(qū)，探索新型儲(chǔ)能發(fā)展模式，與新型電力系統(tǒng)發(fā)展相適應(yīng)，重點(diǎn)支持集中式較大規(guī)模和分布式平臺(tái)聚合新型儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)，為電力系統(tǒng)提供容量支持及調(diào)峰能力。目前，浙江已催生出“新能源+儲(chǔ)能”聯(lián)合運(yùn)營(yíng)、共享儲(chǔ)能、儲(chǔ)能并網(wǎng)“一站式”服務(wù)等新業(yè)態(tài)新模式，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)上開(kāi)花。

2021年12月，寧波杭州灣新區(qū)110千伏越瓷變10千伏前灣儲(chǔ)能電站成功投運(yùn)。作為浙江省首個(gè)電網(wǎng)側(cè)預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站，前灣儲(chǔ)能電站占地面積僅為兩個(gè)籃球場(chǎng)大小，但它選用了能量密度大、循環(huán)壽命高的磷酸鐵鋰電池，可以實(shí)現(xiàn)高效率儲(chǔ)能。實(shí)現(xiàn)用電低谷時(shí)段充電儲(chǔ)能，高峰時(shí)段通過(guò)變電站向電網(wǎng)放電，及時(shí)彌補(bǔ)缺口，增強(qiáng)電力供應(yīng)的靈活性和安全性。

（二）廣東省積極推進(jìn)新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展應(yīng)用

2021年4月，廣東華電韶關(guān)熱電公司AGC（自動(dòng)發(fā)電控制裝置）儲(chǔ)能輔助調(diào)頻項(xiàng)目建成投產(chǎn)，這是國(guó)內(nèi)首個(gè)采用高壓級(jí)聯(lián)+1C電池方案的電源側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。南方電網(wǎng)積極推進(jìn)新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展應(yīng)用，通過(guò)火電機(jī)組加裝儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)頻，對(duì)有效解決區(qū)域電網(wǎng)調(diào)頻資源不足、提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性及安全性具有重要意義。該項(xiàng)目配置了長(zhǎng)循環(huán)壽命的磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)總?cè)萘繛?0兆瓦/10兆瓦時(shí)，采用高壓級(jí)聯(lián)+1C電池方案的電源側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)換效率高(可達(dá)88%)、響應(yīng)快調(diào)節(jié)靈活(0.604秒實(shí)現(xiàn)滿功率輸出)、電池均衡效果優(yōu)越、占地面積小等特點(diǎn)，連續(xù)充放電時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)51分鐘，電池循環(huán)壽命在5000次左右，核心指標(biāo)均達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

（三）山東首個(gè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目在華電正式投產(chǎn)

2021年12月，華電國(guó)際萊城發(fā)電廠9兆瓦/兆瓦時(shí)儲(chǔ)能調(diào)頻電站圓滿完成168試運(yùn)行，標(biāo)志著山東省首個(gè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目正式投產(chǎn)。萊城發(fā)電在運(yùn)4臺(tái)30萬(wàn)千瓦煤電機(jī)組，是魯中電網(wǎng)高負(fù)荷區(qū)的重要電源支撐，也是山東電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的主力機(jī)組。為進(jìn)一步提高機(jī)組調(diào)節(jié)性能，適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要，萊城發(fā)電投資建設(shè)9兆瓦/兆瓦時(shí)儲(chǔ)能調(diào)頻電站，利用電儲(chǔ)能調(diào)節(jié)速度快、精度高的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)“火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻”實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電出力，滿足發(fā)電側(cè)出力和用戶側(cè)負(fù)荷的實(shí)時(shí)平衡。項(xiàng)目投運(yùn)后，將大幅提高萊城發(fā)電機(jī)組調(diào)頻性能，提高企業(yè)輔助服務(wù)收益，同時(shí)改善山東電網(wǎng)運(yùn)行可靠性，提高可再生能源消納能力，為加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)發(fā)揮良好示范效應(yīng)。

（四）連云港港建成投運(yùn)國(guó)內(nèi)首套岸電儲(chǔ)能一體化系統(tǒng)

2021年4月，國(guó)內(nèi)首套岸電儲(chǔ)能一體化系統(tǒng)在連云港港建成投運(yùn)，該系統(tǒng)能夠有效提高港口電網(wǎng)運(yùn)行效率，改善系統(tǒng)電能質(zhì)量，降低岸電終端使用成本，對(duì)港口安全生產(chǎn)和船用岸電技術(shù)的推廣應(yīng)用均具有重要意義。該項(xiàng)目建有功率5兆瓦的儲(chǔ)能電站，可以滿足總量10兆瓦以上或單個(gè)泊位3兆瓦以上岸電接入需求，并且在岸電滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下，留有足夠裕量，滿足港口航吊、龍門(mén)吊等多種隨機(jī)性、沖擊性負(fù)荷的接入需求。推廣岸電技術(shù)是減少靠港船舶污染的最佳解決方案，通過(guò)“油改電”，實(shí)現(xiàn)船舶靠港期間的用能替代，可以大幅降低船舶的污染物排放。

原標(biāo)題： 布局儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)新賽道，加快儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的示范應(yīng)用（一）