为什么要储能
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能源转型的必然选择
当前,以风电、光伏为代表的可再生能源正以前所未有的速度替代传统化石能源。然而,风力和阳光具有显著的间歇性和波动性,即“靠天吃饭”。这种特性导致发电功率与用电负荷难以实时匹配,白天阳光充足时可能发电过剩,夜晚或无风时则电力短缺。储能系统如同一个巨型“充电宝”,能够在电力富余时将其储存起来,在电力紧张时释放出去,从而有效解决可再生能源的“看天吃饭”难题,是实现高比例可再生能源接入电网不可或缺的支撑技术。根据国家能源局相关规划,构建以新能源为主体的新型电力系统,储能是其中的关键环节。
保障电网安全稳定运行电网的频率和电压需要维持在极其严格的范围内,任何偏差都可能导致设备损坏甚至大面积停电。传统电网主要依靠火电、水电等可控电源的快速响应来维持稳定。随着大量不可控的可再生能源接入,电网的稳定性面临严峻挑战。储能系统,特别是电化学储能,具有毫秒级的响应速度,可以瞬间吸收或释放电能,如同给电网安装了“稳定器”和“缓冲阀”,能够快速平抑电网波动,提供频率调节和电压支撑服务,极大提升电网的韧性和安全可靠性。
提升电力系统调节能力我国用电负荷存在明显的峰谷差异,白天和夜晚的用电量相差巨大。为了满足高峰时段的用电需求,电力系统必须建设大量的调峰电源,这些电源往往仅在高峰时段运行几个小时,利用率低且成本高昂。储能系统可以实施“削峰填谷”,在夜间用电低谷时充电,在白天用电高峰时放电。这种方式不仅减轻了高峰时段的供电压力,提高了现有输电线路的利用效率,还能减少或延缓对新建峰值电厂的投资,从整体上优化电力系统的资源配置,降低运营成本。
延缓输配电网升级投资随着经济发展和用电需求增长,局部地区的输配电线路和变压器可能面临容量不足的问题,需要进行昂贵的扩容改造。如果在关键节点部署储能设施,可以在负荷高峰期就地供电,减轻上游电网的输送压力。这就好比在交通拥堵路段附近修建停车场,将车辆分流,从而避免扩建主干道。这种应用模式能够有效延缓甚至替代电网升级的巨大投资,是一种更经济、更灵活的解决方案。
提高能源自给率与应急保障对于工业园区、商业楼宇、偏远地区乃至家庭用户,配置“光伏加储能”系统可以实现更高程度的能源自给。在电网正常时,该系统能降低用电成本;在电网故障或遭遇自然灾害等极端情况时,储能系统可以作为应急电源,为核心负荷提供持续电力供应,保障基本生产和生活秩序,提升社区和关键设施的防灾减灾能力。这对于增强区域能源安全和韧性具有重要意义。
促进分布式能源就地消纳屋顶光伏等分布式能源通常“自发自用,余电上网”。但当发电量远超当地瞬时用电量时,多余的电力会向电网反向输送,可能引起局部电网电压越限等问题。配置储能后,可以将多余的分布式能源储存起来,根据实际用电需求平滑释放,实现更高比例的就地消纳,减轻配电网的逆向潮流压力,提升分布式能源的利用效率和友好并网特性。
支撑电动汽车产业快速发展电动汽车的普及对电网充电负荷提出了巨大挑战。无序的集中快充可能会对配电网造成冲击。通过建设智能充电网络配套储能系统,可以引导有序充电,并在电站内部形成微电网,平抑充电功率波动。同时,退役的电动汽车动力电池经过检测和重组,可以梯次利用于电网侧或用户侧的储能项目,实现全生命周期价值最大化,形成绿色循环经济。
创造新的经济增长点储能产业涵盖了电池制造、系统集成、项目建设、运营服务等多个环节,是一个技术密集型和资金密集型的新兴产业。大力发展储能,能够带动从上游材料到下游应用的全产业链发展,创造大量就业机会,培育新的经济增长极。全球范围内,储能市场正迎来爆发式增长,提前布局有望在未来的国际竞争中占据有利地位。
助力实现“双碳”战略目标实现碳达峰与碳中和的核心是能源系统的清洁低碳转型。储能通过促进可再生能源消纳,直接替代了对化石能源的依赖,减少了二氧化碳排放。此外,储能还可以与碳捕集利用与封存等技术结合,优化低碳能源系统的运行效率。因此,储能是如期实现“双碳”目标的重要技术路径和保障手段。
提升电力市场灵活性与经济性在电力市场逐步放开的背景下,电价会随时间、地点波动。储能系统所有者可以通过在电价低时充电、电价高时放电的策略(套利)获得收益。此外,储能还可以作为独立市场主体,参与调频、备用等辅助服务市场,通过提供有价值的服务获取报酬。这种商业模式激发了市场活力,使储能的价值得到经济回报,形成良性发展循环。
推动能源互联网建设能源互联网是未来能源系统的高级形态,其特征是多能互补、高效协同。储能是能源互联网中的关键节点和调节工具,能够实现电、热、冷、气等多种能源形式的转换与存储,打破不同能源系统之间的壁垒,提升综合能源利用效率。例如,电制热储能、压缩空气储能等技术,都在能源互联网中扮演着重要角色。
增强偏远地区能源可及性对于电网难以覆盖的偏远地区、海岛等,传统的柴油发电机供电成本高、污染重。采用“可再生能源加储能”的微电网或独立供电系统,可以为当地提供清洁、可靠、廉价的电力,显著改善民生,支持偏远地区的经济社会发展,是推动能源公平的重要举措。
优化能源战略储备形式传统的能源战略储备主要以石油、煤炭等实物形式存在。在电气化程度越来越高的未来,电能的战略储备重要性日益凸显。大规模储能设施可以视为一种新型的、更直接的电能战略储备,在国家能源安全受到威胁时,能够提供关键的电能支撑,增强国家应对国际能源市场波动和地缘政治风险的能力。
促进技术创新与产业升级储能技术的发展涉及材料科学、电力电子、智能制造、智能算法等多个前沿领域。对储能的持续投入将有力地驱动这些领域的原始创新和技术突破,带动相关产业升级,提升国家整体科技实力和工业水平。从锂离子电池到液流电池、钠离子电池、飞轮储能等,多元化的技术路线竞相发展,展现出巨大的创新活力。
改善电能质量满足高端需求数据中心、精密制造、科研实验室等高端用户对电能质量(如电压暂降、谐波等)有极其苛刻的要求。电网的瞬时波动可能导致其生产中断,造成巨大损失。安装储能系统可以作为不间断电源,隔离电网干扰,提供高品质、高可靠性的电力,保障高端产业的稳定运行。
实现多能协同与综合利用储能不仅限于储电,还包括储热、储冷、储氢等。多种储能技术协同,可以实现能源的时空平移和优化配置。例如,在热电联产系统中配置储热装置,可以解耦热、电 production,提高系统运行灵活性;利用富余可再生能源制氢(储能),氢能可用于发电、交通或工业领域,形成跨季节、大规模的能源储存和利用方案。
提升社会综合能效水平从全社会角度审视,由于发电和用电在时间上的不匹配,常常导致“弃风弃光弃水”或火电机组低效运行,造成能源浪费。储能的应用使得能源可以在时间维度上重新分配,减少各种形式的能源浪费,从而提高从一次能源到终端用户的全链条综合利用效率,符合绿色、节约的发展理念。
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