规模化储能技术进展及其在高比例可再生能源和电力电子设备电力系统中的应用

为实现《巴黎协定》目标,推动能源生产及消费向清洁低碳化转型,实现可持续发展,风电及光伏等可再生能源得到了迅速发展。2013-2020年期间,全球可再生能源发电量增长了45%,预计到2040年将达到总发电量的40%。由于可再生能源具有很强的波动性和随机性,且电力系统中可再生能源的高占比带来系统转动惯量下降、电压支撑能力变弱及高度电力电子化等问题,给含高比例可再生能源电力系统的运行灵活性及安全稳定带来了巨大挑战。

储能技术及其在电源侧典型应用专刊特约主编寄语

储能是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术,也是提升传统电力系统安全性、灵活性和经济性的重要手段。近年来,无论在学科建设,还是工程化实证方面,储能技术均取得了长足进步,尤其是发电侧新能源+储能这种典型应用场景,在青海、安徽、湖南等地均进行了有益尝试,成为广大科研工作者关注的热点问题。

特约主编寄语

为应对气候变化,全球各国都在积极推进低碳清洁能源发展,氢能因具有能量密度大、可持续且用途广泛等特点已成为最受青睐的清洁能源。据《中国氢能产业发展报告2020》预计,到2050年,氢能在我国终端能源消费的比重将达10%左右。从环境和生态的角度看,通过风电、光伏等可再生能源制氢,不仅能够实现“零碳排放”,获得真正洁净的“绿氢”,还能够将间歇、不稳定的可再生能源转化为化学能.

特约主编寄语

储能可以弥补新能源在随机波动性方面的先天缺陷,从根本上破解高比例新能源消纳的难题,被认为是支撑以新能源为主体的新型电力系统建设、实现碳达峰与碳中和最核心的物理手段。目前,世界各国已掀起建设储能的热潮,我国也相继出台了多项政策,推动储能的快速发展,特别是2017年由五部委联合发布的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,明确了储能在我国现代能源产业体系中的战略地位。

特约主编寄语

大规模储能技术是构建以高比例新能源为主体的新型电力系统的重要技术,可以有效提升风电、光伏等新能源的接纳能力,是实现双碳目标的基本保障。我国相继出台数百项强有力的政策,极大促进了储能技术飞速发展。随着我国《“十四五”新型储能发展实施方案》的顺利实施,明确了新型储能独立参与电力辅助服务市场的主体地位,我国新型储能产业正处于示范运营向商业化初期的过渡阶段,亟需开展进一步深入研究。

特约主编寄语

为实现国家能源战略背景下的新能源发展目标,以氢能为代表的电网级跨季储能技术近年来受到越来越广泛的关注。中国是世界上最大的产氢和用氢国家,已经形成支持氢能产业发展的政策环境。2020年4月,氢能被写入中华人民共和国能源法(征求意见稿)。对氢能技术在电力行业应用进行研究,有助于推动可再生能源大规模投资建设与可持续发展,对缓解能源危机,加快能源结构的转型,促进经济增长方式转变等方面意义重大。

特约主编寄语

随着国家发展改革委、国家能源局颁布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》(发改能源规[2021]1051号),以新能源为主体的新型电力系统逐渐兴起。据国网能源研究院的预测,中国新型储能的装机容量在2060年可达到4.2亿kW左右,将成为电力系统转型的关键一环。其中,电化学储能和氢能技术逐渐成为电力系统高质量发展的重中之重。电化学储能系统研究和退役动力电池相关应用,以及氢能关键技术,也成为相关研究中的热点问题。

特约主编寄语

随着国家“双碳目标实施计划”的出台和能源转型战略目标的推进,国家确立了构建以新能源为主体的新型电力系统的实施方向,明确了新型电力系统在实现“双碳”目标中的基础地位。伴随着我国新能源建设达到历史性高潮,2022年储能将迎来爆发式的发展。

特约主编寄语

大规模储能技术历经10余年的技术储备和不同场景试点布局,向世人展示了其独特的灵活、高效、经济的调节能力,功率等级可以从百KW、到MW级、十MW级乃至百MW级;时间尺度从s级,到小时级乃至数小时级;功能覆盖了调频、调峰、应急、后备等诸多方面。国家层面利好政策频出,再加以各级政府的强力执行,具有实操性的红头文件为储能的规模化应用提供了有效保障和良好的生态环境。

特约主编寄语

2020年是全面建成小康社会和“十三五”规划收官之年,也是“十四五”开局之年。储能对于能源体系转型的关键作用已经凸显。据权威部门统计分析,“十四五”开局之年,到2025年我国大部分地区用户侧储能可实现平价,在存量市场渗透率为30%情况下,我国储能装机规模可达450GWh,储能市场规模达6500亿元;到2030年我国大部分地区光储结合可实现平价上网,在存量市场渗透率为60%情况下,我国储能装机规模可达1200GWh,储能市场规模达1.2万亿元以上。

基于新安全观的智能电网技术展望

近年来,我国在高安全坚强智能电网建设中取得了巨大成就,建成了世界一流水平的电力系统。我国电网安全总体保持良好局面,但随着电网发展的内外部环境发生深刻复杂的变化,电网安全形势仍然严峻。新时代新形势不仅呼唤新的发展观、改革观,还需要新的安全观。

储能电站新技术与应用

储能具有提升电网灵活性和稳定性,提供调峰、调频、调压、备用、黑启动、需求响应支撑,提高可再生能源消纳能力等多重效用。根据储能技术特征和应用场景需求的不同,深入研究其中的关键问题和技术,将有益于推动储能的发展和应用。《供用电》2020年第2期特别策划以“储能电站新技术与应用”为主题,汇总了专家们在该领域的最新成果,包括储能参与电网侧的运行控制策略(调峰、调频、改善电能质量)、储能示范工程的设备调试、消防安全等方面的前沿理论与应用技术。其中,国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司黎淑娟等分析了高占比可再生能源系统波动性及不确定性加深、系统运行方式多样化等基本特征,列举了储能在高占比可再生能源系统中的典型应用。