观澜丨混合储能技术应用的四大难点及破解之策

混合储能发展前景较好，性能优势较强，但在应用过程中，也面临着各类问题。

（文章来源 公众号：电联新媒 ID：dianlianxinmei2017 作者：曾鸣 王永利）

为推动实现碳达峰碳中和目标，加快建设高比例可再生能源的新型电力系统成为我国能源事业发展的重要任务。目前，风电、光伏发电存在间歇性、随机性、波动性等问题，现有电力系统要接受和消纳大规模高比例波动性强的风电、光伏发电存在难度，亟需发展各类储能以弥补电力系统灵活性调节能力缺口。

随着我国新型发电技术的快速发展，微电网也日益壮大，但由于分布式电源的输出功率具有间歇性，影响微电网的运行及电能质量，不利于电力行业的发展。为了增强微电网的运行稳定及供电质量，储能系统的应用已是势在必行。但在储能系统中，单一储能系统无法满足多方面需求，因此需要采用性能更加合适的混合储能系统。例如，在现有储能技术中，抽水蓄能和压缩空气储等单一储能系统可实现大功率、大容量电能储存，但是对建站选址要求较高；电化学储能技术众多、技术性能迥异，在不同领域中应用将会存在一定差异，影响储能系统运行。

混合储能技术是目前电力系统储能领域的研究重点，与传统单一储能技术相比，混合储能技术结合了多种不同储能方式，综合利用了多种技术的优势，弥补了单一储能技术的缺陷，同时也克服了储能系统运行效率不高、成本偏高等问题，是解决分布式电源输出功率间歇性问题的有效途径。同时，混合储能技术更为灵活与智能化，通过计算机、物联网等新技术手段，能够对储能系统中各种储能设备进行协调控制，使得整个系统的储能效率得到最大化提升，同时实现对供电网络的动态调节和优化调度，增强微电网的运行稳定性及供电质量。目前已经存在混合储能技术的应用，例如，锂电池-超级电容混合储能系统的电池能量储存密度大，工作时间长，可以很好地承担风电波动中主要低频分量的平抑工作，充放电响应速度快，循环寿命长，能够辅助电池储能平抑风电波动中的高频分量。

混合储能应用面临的关键问题

混合储能是一种综合利用多种储能技术的新型能源技术，具有很好的发展前景和性能优势。尽管发展前景较好，性能优势较强，但在应用过程中，也面临着各类问题。

第一，混合储能调峰调频角色复杂，缺乏合理的运行策略集。目前国家尚无对混合储能设施从事电力业务的具体规定，在实际工作中造成既要支持储能发展又无章可循的两难境地，混合储能的市场地位不明确，直接导致其在市场准入、计量、结算等方面衍生出诸多问题，影响了行业的快速发展。此外，混合储能系统具有状态耦合、输入耦合、环境敏感性和寿命衰退等特点，这就导致在混合储能系统的运行过程中，存在多个储能设备之间相互影响的情况，不同的储能设备具有不同的优点和缺陷，如何合理地利用各种储能设备，保证系统的高效稳定运行，仍然是一个难题。

第二，各类储能调节寿命折损成本差异大，难以有效实现寿命计量仿真。在混合储能系统中，不同类型的储能设备会因其特殊材料和设计原理等因素而存在不同的运行寿命和折旧程度。然而，由于每种储能设备的特性不同，难以实现准确的寿命计量仿真。这使得混合储能系统中各种设备的使用方式难以确定，影响系统运行效率。如何准确评估系统的内部状态，延缓电池寿命的退化，已成为混合储能系统研究领域的重难点。

第三，系统调控面临多元化发展需求，出力决策与分配难度大。混合储能系统需要兼顾多种电力市场需求，也需要考虑到储能设备的类型、充电和放电速度等因素，这使得混合储能系统的出力决策和分配难度增大。同时，不同类型的储能设备之间存在着相互作用和协作的关系，管理与调度非常复杂，如何实现系统调控面临的多元化发展需求，是当前需要解决的难题。

第四，混合储能系统初始投资较高，尚缺乏完备的商业模式。相对于传统能源系统，混合储能系统的初始投资较高。此外，混合储能系统的商业模式仍然处于发展早期，并且尚未形成比较完备的商业模式，市场化程度较低，这也影响了其推广和应用。此外，混合储能技术只有在特定的场景下才能发挥作用，应用场景相对有限。

破解混合储能应用难点的相关建议

尽管混合储能技术在发展过程中还面临着一些技术难题和经济瓶颈，但是通过可以通过合理的技术创新和科学的运营来解决，混合储能技术发展潜力强大、市场前景广阔。因此，下文将围绕上述四个问题展开研究，探究混储模式如何破解行业难题。

针对“混合储能调峰调频角色复杂，缺乏合理的运行策略集”问题，可以采取如下解决方案。

第一，明确各类储能设备的优势。混合储能技术中有很多种类型的储能设备，如电池、超级电容器、压缩空气储能、热储能等。为了解决混合储能调峰调频角色复杂的问题，需要明确各种储能设备的特点和优势，以便更好地使其在系统运行中的发挥作用，并构建多类储能的联动机理。例如，电池储能可以弥补超级电容器储能放电速率慢的缺陷，而超级电容器储能则可以增加系统启动功率等。理清各类储能设备的优势，才能更好地进行储能设备的选择和配置。

第二，构建多类储能联动机理。在混合储能系统中，应根据不同的负荷需求和储能设备状态，控制充放电操作，使得整个系统具有更好的抗干扰性、灵活性和适应性。为此，可以结合控制算法和数据分析方法，构建考虑多类储能联动机理的储能设备调动策略，以最小化成本和最优化的方式来支持电网的电力调节。

针对“各类储能调节寿命折损成本差异大，难以有效实现寿命计量仿真”问题，可采取如下解决方案。

第一，强化储能寿命折旧计算。针对不同类型的储能设备，应优化并加强运行储能寿命折旧计算的研究，提高运行效率和可靠性，进一步实现对储能装置的长期有效监测、分析和预警。

第二，进行寿命计量仿真。利用MATLAB等工具建立混合储能系统的寿命计量仿真模型，根据混合储能系统的实际数据进行仿真和优化。通过对不同储能设备之间的协作、充放电策略等方面进行深入研究，以延长混合储能系统的使用寿命。

第三，采取度电分摊方式。在投资和运营时，可以采取度电分摊的方式来减少储能设备的成本。这种模式下，专业团队负责储能设备的运维管理，并按照约定对储能装置的使用量收费，实现实际成本的精确分摊。

针对“系统调控面临多元化发展需求，出力决策与分配难度大”问题，可采取如下解决方案。

第一，采用混合储能作用空间分配方法。该方法可以根据不同的负荷需求，将不同类型的储能设备进行合理的分配和配置，从而实现优化的出力决策与分配，以满足各种负荷需求。

第二，实施一体化优化管控技术。通过建立数据传输和处理系统，实现对混合储能系统的高效管理。可将不同的储能设备组成的混合储能系统看作一个整体，利用先进的数据处理技术和运营管理方法来协调、优化整个系统的运行效率。

第三，构建多目标规划模型。为了实现出力决策与分配的有效解决，可以结合多目标规划模型，将混合储能系统的出力、安全性、寿命、经济性等因素进行综合考虑，确定最佳出力分配方案，从而使混合储能系统的整体运行实现最佳化。

针对“混合储能系统初始投资较高，尚缺乏完备的商业模式”问题，可采取如下解决方案。

第一，完善多种辅助服务市场交易品类。扩大混合储能系统的应用范围，例如将其应用于电网平衡、备用容量、防止电力故障等领域；完善多种辅助服务市场交易品类，促进混合储能技术在市场上的推广和应用。

第二，共享储能协同互补。建立共享储能协同互补的平台，通过资源共享和信息交流，促进混合储能技术的发展。例如，在城市中心建立多个地点分布的共享储能站，为城市街道提供紧急备电服务。

第三，拓展融资渠道与降低成本。混合储能系统在相关领域投资颇高，可以采用政府补贴、社会投资及创新金融等方式来拓展融资渠道并降低成本。此外，在设备运营时，应注重降低维护和管理成本，优化储能设备的整体效益。

综上所述，混合储能技术发展前景良好，可以用于解决能源行业面临的一系列问题，提高能源的可靠性和安全性，降低能源成本。但是，混合储能技术的发展还需要克服一系列技术、经济及政策上的挑战，需要政府、企业和科研机构等各方采取措施，共同促进混合储能技术的创新应用。