窗外風(fēng)雨交加，客廳的吊燈閃爍了幾下后，終于熄滅。屋子主人站起身來，不慌不忙地打開住宅太陽能發(fā)電系統(tǒng)開關(guān)，隨著“啪”地一聲響，燈光將屋子重新照亮，冰箱照常運(yùn)轉(zhuǎn)，電視機(jī)又恢復(fù)了聲音。這是越來越多的家庭用戶在停電期間保證自身電力供應(yīng)的場景。

使這一切得以實(shí)現(xiàn)，都?xì)w功于現(xiàn)代儲能技術(shù)的發(fā)展。

前奏 BEGINNING

要說近幾年電力電子領(lǐng)域的話題王，當(dāng)數(shù)新能源。

而將人們的關(guān)注點(diǎn)從新能源問題引到儲能問題的是“甘肅棄風(fēng)棄光案”環(huán)境公益訴訟。

2016年，環(huán)保機(jī)構(gòu)自然之友用一紙?jiān)V狀將國家電網(wǎng)甘肅省電力公司和國家電網(wǎng)寧夏電力公司告上法庭，理由是電力公司沒有按照可再生能源法的規(guī)定對其省內(nèi)的風(fēng)能和太陽能光伏發(fā)電進(jìn)行全額收購，而未被全額收購的風(fēng)能、太陽能光伏發(fā)電由燃煤發(fā)電所替代導(dǎo)致排放二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等，造成環(huán)境影響，嚴(yán)重?fù)p害了社會公共利益，應(yīng)承擔(dān)環(huán)境侵權(quán)責(zé)任。

我們查閱國家能源局2015年棄風(fēng)棄光數(shù)據(jù)可以看到，彼時(shí)全國棄風(fēng)電量339億千瓦時(shí)，同比增加213億千瓦時(shí)，其中，甘肅棄風(fēng)電量82億千瓦時(shí)、棄風(fēng)率39%，新疆棄風(fēng)電量70億千瓦時(shí)、棄風(fēng)率32%，吉林棄風(fēng)電量27億千瓦時(shí)、棄風(fēng)率32%，內(nèi)蒙古棄風(fēng)電量91億千瓦時(shí)、棄風(fēng)率18%。同時(shí)，西北地區(qū)出現(xiàn)棄光現(xiàn)象，其中甘肅棄光電量26億千瓦時(shí)、棄光率31%，新疆棄光電量18億千瓦時(shí)、棄光率26%。

在國家財(cái)政大力補(bǔ)貼的情況下，我國的風(fēng)電、光伏發(fā)電等綠色電力的裝機(jī)容量躍居世界第一。然而相應(yīng)的棄置率如此之高，讓人大跌眼鏡。

針對“棄風(fēng)棄光”，國家電網(wǎng)表示主要原因是消納市場總量不足、市場機(jī)制不完善、電網(wǎng)調(diào)峰能力不足和輸電通道不足。

而擴(kuò)大市場，完善市場機(jī)制，建設(shè)電網(wǎng)配套設(shè)施不是一時(shí)半刻就能解決的。

那么能不能用技術(shù)？

轉(zhuǎn)折 TURNING

當(dāng)可持續(xù)發(fā)展和3060雙碳目標(biāo)被人們頻頻談起，新能源發(fā)展終于駛?cè)肴窨燔嚨?，而新能源發(fā)電不穩(wěn)定，棄置率高，且與用電高峰存在錯(cuò)位的問題卻日益凸顯。通過儲能技術(shù)提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)容量系數(shù)，吞吐和轉(zhuǎn)移能量，快速解決棄風(fēng)棄光問題，成為眼下的必然選擇。

在電改中引入儲能技術(shù)，即在電力傳輸?shù)那岸斯夥惺诫娬疽约帮L(fēng)電電站配置儲能設(shè)備，成為了破解制約新能源發(fā)展的金鑰匙。

為了讓電能像其他化石能源一樣得以存儲，人們從未停止過探索，從抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能，到電化學(xué)儲能、電磁儲能等多種電能存儲形式被提出。電化學(xué)儲能是目前市場上關(guān)注度最高的儲能技術(shù)，擁有更高的能量密度和轉(zhuǎn)換效率，場景應(yīng)用、建設(shè)周期更為靈活，產(chǎn)業(yè)鏈配套更加成熟，增長潛力較大。

根據(jù)《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2022》統(tǒng)計(jì)，2021年，全球已投運(yùn)電力儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模209.4GW，同比增長9%。其中，新型儲能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比12.2%，為25.4GW，同比增長67.7%，鋰離子電池占據(jù)占據(jù)新型儲能市場份額超過90%。

國內(nèi)方面，2022年1月25日，國家能源局發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，2021年我國發(fā)電裝機(jī)容量約23.8億千瓦，同比增長7.9%。其中，風(fēng)電裝機(jī)容量約3.3億千瓦，同比增長16.6%；太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約3.1億千瓦，同比增長20.9%。2021年，我國風(fēng)電和光伏發(fā)電新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.01億千瓦。光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量連續(xù)7年穩(wěn)居全球首位。風(fēng)電發(fā)電連續(xù)12年穩(wěn)居全球第一。

基礎(chǔ)設(shè)施準(zhǔn)備就緒，就差市場化的東風(fēng)了。

破局 BREAKING POINT

“建設(shè)高效率、低成本、適配度高的儲能電站，是儲能行業(yè)追求的共同目標(biāo)?！敝袊瘜W(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會秘書長劉勇表示。

降低風(fēng)電項(xiàng)目度電成本，提高效益的方法主要有降低風(fēng)電機(jī)組采購成本、建設(shè)成本、運(yùn)行維護(hù)成本等，以及提高風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)電量。其中風(fēng)電機(jī)組采購成本占比較大。

要降低成本，設(shè)備研發(fā)技術(shù)革新對降本起到至關(guān)重要的作用。

而一套完整的電化學(xué)儲能系統(tǒng)一般由電池組、儲能逆變器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）以及其他電氣設(shè)備組成。

電池組負(fù)責(zé)儲電。儲能逆變器應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，可在用電高峰期將電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電送入電網(wǎng)，低谷期將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電儲存，起到控制儲能電池組充放電過程，穩(wěn)定電網(wǎng)等的作用。而BMS和EMS是儲能系統(tǒng)的管理控制中樞——BMS主要負(fù)責(zé)監(jiān)測、評估、保護(hù)以及均衡，保障儲能系統(tǒng)的安全運(yùn)行。EMS將電池、儲能變流器、電池管理系統(tǒng)和其他儲能系統(tǒng)部件集成為一個(gè)完整的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度來實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)內(nèi)部微電網(wǎng)的能量控制，保證微電網(wǎng)和整套系統(tǒng)正常運(yùn)行。

把價(jià)格真正降下來，才能實(shí)現(xiàn)市場化。

電池組成本占比最高約60%，其次為儲能逆變器約15%，而電池管理系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)加起來大約占比15%。所以降低成本的核心在于電池組和儲能逆變器上，突破行業(yè)技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵點(diǎn)也在于電池組和儲能逆變器上。

如何保證電池系統(tǒng)的高循環(huán)效率、高能量密度、長壽命、安全性，以及儲能逆變器的高效率、高集成度、高可靠性、兼容各種電池、更靈活場景適應(yīng)性等成為擺在電源設(shè)計(jì)工程師面前的新課題，也是其今后職業(yè)發(fā)展的新方向。

新型儲能發(fā)展，未來可期。

儲能電源設(shè)計(jì)，大有可為。

六月，電源網(wǎng)儲能直播節(jié)。作為走在時(shí)代前端的工程師，你一定不要錯(cuò)過。