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经过长期发展,目前已经实现商用或达到示范应用水平的储能技术包括:抽水蓄能、压缩空气储能、铅酸蓄电池、锂离子电池、镍镉电池、钠硫电池、锌溴电池、全钒液流电池、超级电容器、超导储能、飞轮储能等。其中,抽水蓄能是目前唯一实现大规模利用的储能技术,但抽水蓄能存在天然地理条件限制,特别是与我国风能、太阳能资源存在地域错位,且其容量和功能不能满足我国储能发展的全部需求。到2050年我国储能装机将达电力总装机的10%-15%,将超过抽水蓄能的可开发容量的两倍以上,因此发展抽水蓄能外的其它储能技术势在必行。
每种储能技术都有它的优势和不足,各种储能技术有其适用场合。当多种储能技术在电网中互补应用时,它们的潜力可以得到充分发挥,是更加理想的应用方式,也是应对电网规模不断扩大、可再生能源发电大量接入、电网安全稳定和电能质量问题日益突出等问题的研究探索方向。
面临的挑战
当前,储能技术的发展呈现多元化格局,技术类别繁多,在全球有示范应用的主流技术就多达十几种。每种技术均有自身的优势和局限,其未来发展取决于是否能够找到适合该技术特点的应用领域,并以合理的价格交付。因此,多种技术并存、共同发展将成为未来的趋势。目前各种大规模储能技术在全球尚处于产业化初期阶段,表现为出现了一些在各自技术领域领先的公司,已经拥有成型产品并具有规模生产能力,但成本较高。这些公司主要致力于参与到更多的示范项目中并开始探索商业化运作之路。
在目前已经获得实际应用或者第三方测试验证的各种大规模储能技术中,抽水蓄能和压缩空气技术相对成熟,适合100MW以上级别储能系统;钠硫电池、全钒液流电池、锂锂离子电池、先进铅酸电池和飞轮储能已经开始运用于MW级别的应用中;而在百千瓦及以下级别的应用中,大多数储能技术都能够满足需求。在电动工具及电子产品中,锂离子电池、镍氢电池、超级电容器等均有广泛应用。
综合来看,作为能源互联网关键技术之一,规模储能系统发展存在着三方面的挑战:
经济性挑战:经济性将成为各种技术流派选择的关键问题,成本过高是限制目前各种储能技术推广应用的共同挑战。由于不同应用场合对产品的性能、寿命、可靠性要求不同,对关键材料的规格要求也不同,进而存在成本制约。制造工艺的复杂性将增加成本下降的难度。此外,较低的能量转换效率会提高用户的运营成本,降低客户使用价值。关键材料、制造工艺和能量转化效率是各种技术面临的共同挑战,但针对具体的应用场景,各种技术面对的挑战不尽相同。
应用性挑战:规模储能系统在输配电系统中的应用包括储能电源的合理规划、储能系统与现有电网之间的柔性连接技术、先进的控制调节技术以及储能系统与可再生能源相结合等。电力行业对产品可靠性要求高,传统上至少需要5年以上的实地可靠性测试和试用才能通过电力用户的最低标准,而现有储能系统在电力系统的应用时间短,导致产品规模生产前定型周期长;而且储能产品的方案设计成熟度、可靠性与一定的规模化直接相关。电力行业的这种情况使得储能技术产业化道路漫长。
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