低碳智慧城市建设中的储能技术

　　

　　为什么需要储能技术？

　　

　　首先，储能技术在新能源发电中具有重要作用，是实现大规模风能、太阳能等可再生能源应用的关键技术。利用储能可以平滑可再生能源出力波动，解决发电与用电的时差矛盾，跟踪计划发电、调峰调频等，满足可再生能源大规模并网的接入要求，确保供电可靠性。

　　

　　其次，储能技术在分布式发电中具有重要作用，是节省投资、降低能耗、提高电网安全性和灵活性的主要方法。在用户侧实现分布式储能，让用电负荷变得可控，可实现真正意义上的需求侧管理。用作备用电源，可保证在非常时期稳定、及时的应急电力供应。

　　

　　另外，储能技术在电动汽车发展中具有重要作用，是解决能源和环境问题的有效手段。目前电动汽车还存在充电时间长、续驶里程短、使用成本高等问题，随着动力电池技术进步和采用储能技术的充电站建设，必将进一步推动电动汽车产业的发展。

　　

　　储能现状

　　

　　从市场规模角度，根据中关村储能产业技术联盟（简称CNESA）项目库不完全统计，截至2016年年底，我国投运的储能项目累计装机规模24.3GW，同比增长4.7%；新增投运储能项目装机规模101.4MW，同比增长299%。

　　

　　从实现手段角度，目前分布式储能有电池储能，相变储能，显热储能，飞轮储能，抽水储能，超级电容储能及压缩空气储能等众多方式。截至2016年年底，抽水蓄能的装机规模所占比重最大；电化学储能装机位列第二，累计规模为243MW，同比增长72%。

　　

　　从应用领域角度，2016年新增投运的电化学储能项目中，分布式发电及并网领域的同比增速最大，为727%；其次是可再生能源并网领域，增速523%。

　　

　　从地域分布角度，2016年新增投运的电化学储能项目主要分布在西北和华东地区，比重分别为55%和25%。其中，锂离子电池储能在东北、华中、华南、西北和西南地区均占据最大比重；铅蓄电池储能在华北和华东地区应用居多；液流电池储能项目主要分布在东北地区。

　　

　　目前我国电化学储能发展迅速，国内储能项目大部分使用锂离子电池和铅蓄电池，在分布式微网、电网辅助服务、用户侧需求响应方向应用最广。此外，储能技术在电动汽车充换电方面也发挥了很好的作用，如建立V2G系统，光储充一体化系统等。

　　

　　然而，储能技术还存在一些问题。比如，国内储能项目仍处于商业化初期，由于初投资成本高又缺乏明确的收益模式，很多项目处于示范或模式探索阶段，离大规模商业化推广尚有一定距离。另外，现阶段国内尚未出台储能技术产业化相关的政策体系和价格机制，参与电力市场的机制和细则也不健全。尽管储能具备平抑新能源波动，改善电能质量，应急备用，无功补偿等作用，但其本身并不产生电量，如何为储能做一个一般性定价是一个难点。再有，储能技术进步关键在于材料技术突破。随着储能新材料的不断创新发展，在储能元件延长使用寿命、提高能量密度、缩短充电时间和降低成本等方面均有望取得重要突破。

　　

　　

　　建造智慧城市，首先要学会利用清洁能源。低碳的能源利用方式对城市绿色发展至关重要。而储能技术在实现这一目标的路上，扮演着关键角色。

　　

　　一是推动集中式与分布式储能协同发展。利用储能技术，开发储电、储热、储冷、清洁燃料存储等多类型、大容量、低成本、高效率、长寿命的储能系统，在集中式风光电站或分布式发电应用场景下，可实现储能系统与新能源、电网的协调优化运行，实现储能设备的混合配置、高效管理、友好并网。

　　

　　二是加快推进能源消费智能化。利用储能技术，建设以智能终端和灵活交易为主要特征的智能小区、智能楼宇和智能园区，支撑智慧城市建设，有利于电力需求侧管理和智能化用能。

　　

　　三是加强多能协同综合能源设施建设。利用储能技术，推动支撑电、冷、热、气、水等多种能源形态的基础设施建设，保证能源传输的灵活可控和经济运行。

　　

　　四是促进新能源与电动汽车协同优化运行。利用储能技术，在公路、景区、公共场所等区域因地制宜建设新能源充放电站，可提高电动汽车充放电、换电业务，实现V2G的协同运行。

　　

　　商业模式

　　

　　目前国内储能市场中，有两类比较典型的商业模式。

　　

　　第一，在新能源发电领域建设独立储能电站的模式。即协调区域内风光电站和储能电站的联合运行，在目前的高成本水平下，最大程度的发挥储能电站的价值，帮助解决可再生新能源消纳难题。

　　

　　第二，工商业储能项目“投资+运营”的模式。即储能企业作为投资方的同时，还负责整体运营。通过谷时充电蓄能、峰时放电供能及智慧用能管理，一方面通过峰谷电价差套利为客户节约电费，另一方面进行负荷与发电预测以及能量调度，实现电能的精细化管理与优化。

　　

　　具体而言，分布式储能也呈现多种发展模式。英国的一家研究机构总结有4种类型：“免费午餐”模式，虚拟电厂、削峰和社区储能。各种模式均有其独特的运营方法和特殊价值，共同推动着能源体系的快速变革。在国内，分布式储能系统的应用主要有两大功能，一是保证分布式系统的用电质量；二是储能削峰填谷，利用峰谷电价差获得利润。目前有很多应用集中在数据中心，因数据中心能耗高，电费约占整个运行成本的40%，通过储能可大大为数据中心降本增效，算是比较成功的商业模式。

　　

　　储能展望

　　

　　目前中国应用的储能技术主要分为三类：（1）以抽水蓄能储能为主的物理储能；（2）电池为主的电化学储能；（3）以相变材料或水、显热储热的储热。

　　

　　通过对国内储能企业和集成商的项目规划及未来发展趋势的调查和研究，CNESA研究部对中国储能市场2017～2020年的装机规模进行了预测，单电化学储能方面，到2020年年底预计累计装机量将达到2GW，是2015年年底累计装机量的近15倍。综合三种储能技术，预计总装机规模将达到44GW。

　　

　　就中国而言，储能市场前景很大。根据《能源技术革命创新行动计划(2016～2030年)》，到2020年示范推广10MW/100MWh超临界压缩空气储能系统、1MW/1000MJ飞轮储能阵列机组、100MW级全钒液流电池储能系统、10MW级钠硫电池储能系统和100MW级锂离子电池储能系统等一批趋于成熟的储能技术。新一轮电力体制改革将为新能源分布式电源和储能应用打开市场。从经济性上看，储能成本会随着规模化应用和电池产能过剩而快速下降，回收期逐渐缩短，并开始逼近赢利点。