储能系列3：什么是储能？

2022 年 3 月，国家发改委、能源局联合印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》。

根据规划，到2025 年，新型储能将由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件，其中，电化学储能系统成本降低 30%以上。到 2030 年，实现新型储能全面市场化发展，基本满足构建新型电力系统需求，全面支撑能源领域碳达峰目标如期实现。

其中，新型储能指除抽水蓄能以外的新型储能技术，包括锂离子电池、液流电池、飞轮、压缩空气储能等。

国家政策多管齐下，推动储能发展。那么，储能到底是什么呢？

一、什么是储能

储能，即能量的储存。

从广义上来说，储能是通过一种介质或设备把某种能量形式，用同一种能量形式或转换成另一种能量形式存储起来，以待未来需要时再释放出来的循环过程。

比如，家用充电宝，就是把电能用同一种能量形式（电能）储存起来，需要时可以用来对手机进行充电。而抽水储能则是把电能转换成水的势能（另一种能量形式）存储起来，需要时再放水发电。

通俗地理解，储能就是一个“大型充电宝”。

传统能源的可控性较强，“储能设施”主要配置在一次能源环节，然后根据用电情况随时调节。

比如，煤场存煤、储气罐储气、水库存水等，就相当于是对传统能源的“储能”。

但随着能源结构的转换，风光等新能源难以储存，也无法实现按需发电。因此，电力储能的重要性就变得越来越重要。

通过储能实现了风光等能量的跨时间、空间的传递，提升了能量的可控性，通过调峰、调频等，确保了能源生产和消费的平衡。

需要说明的是，所有储能技术发展的共同目标是高安全、低成本和长寿命。其中，安全是新型储能发展的底线。

从这个角度来看，在目前迅猛发展的电化学储能方面，钠电储能系统相比锂电可能更有优势。在锂电储能方面，磷酸铁锂电池的性能与储能的需求适配度要高于三元锂电池。

根据不同储能时长的需求，储能的应用场景可分为容量型（≥4 小时）、能量型（约 1~2 小时）、功率型（≤30 分钟）和备用型（≥15 分钟）四类。

二、储能技术方案

目前，储能的技术方案主要分为物理机械储能、电化学储能、光热储能和电磁储能。

物理机械储能包括抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能。其中，抽水储能是当前应用最广泛的储能技术，具备最优越的成本优势，且寿命长，能兼容大规模储能，但启动速度慢，对电站位置有较高的要求。

电化学储能是近年发展十分迅速的新型储能，具有建设灵活、启动迅速、调节性能优等优点，虽然存在功率上限和安全性问题，但不少电化学储能技术已基本上成功实现商业化。

大部分的储能设备不需要移动，所以，对电池的能量密度要求不高。但储能电池的充放电更加频繁，对循环寿命的要求更高，若以每天一次的频率进行充放电，电化学储能电池的循环次数寿命至少要大于 3500 次以上。

2021 年，中国各项储能技术的装机规模占比如下图：

三、储能的应用环节

储能的下游应用主要是电网、电站运营和户用等，进入壁垒和集中度都不高，因此，很难出现寡头格局，相关企业只能通过经济性和成本优势构建竞争优势。

按应用场景，储能可分为发电侧、输配电侧和用户侧等。

1、发电侧

发电侧对储能的需求场景，包括电力调峰、辅助动态运行、系统调频、可再生能源并网等。

发电侧储能主要安装在新能源电站附近，基于对电站出力预测和储能充放电调度，对可再生能源发电进行平滑控制，减少瞬时功率变化和对电网的冲击。

新能源电站按功率比例配套储能，可以协助新能源发电满足并网要求，提高可再生能源利用率。当发电过剩时，及时储存多发的电量，也是减少弃风弃光和增强电源侧稳定性的重要路径。

配储的光伏、风电项目未来准许可再生能源+储能参与电力辅助服务市场后，电源侧储能还可获得参与电力辅助服务市场获取的收益和深度调峰收益。

2、输配电侧

输配电侧储能主要提供调峰、调频、缓解电网阻塞等辅助服务，提升系统调节能力，支撑电力保供和新能源高比例外送，延缓输配电设备扩容升级等。

储能通过对用电负荷的削峰填谷，实现调峰功能，即在用电负荷低谷时，对储能电池充电，在用电负荷高峰时，将存储的电量释放，实现电力生产和消纳之间的平衡。此外，当电力输送大于输电网的实际输送能力时，储能还能防止产生电网阻塞。

我国电网的频率为 50Hz，允许偏差为±0.2Hz，稳定运行的电网，可避免损害各类电器。目前电力市场主要依靠火电调频，但储能系统调频具备更高的精确性，其输出功率与 AGC指令匹配度高，调频效果更好。

输配电侧储能主要安装在电网关键节点，单站规模较大，接入电压等级较高，且具备独立运行条件，因此，更适宜参与全局统一调控。

目前，输配电侧储能电站的收益主要来自于电力辅助服务补偿收益和价差套利。

3、用户侧

用户侧储能主要用于电力自发自用、峰谷价差套利、容量电费管理和提高供电可靠性等。

根据应用场景的不同，用户侧储能可分为工商业储能和户用储能。

户用光伏配储可提高电力自发自用水平，同时降低用电成本。

工商业用户利用储能可进行峰谷价差套利和容量费用管理。峰谷价差套利主要是在低电价时给储能系统充电，高电价时储能系统放电，从而降低用电成本。适用两部制电价的工业企业，通过低充高放，还可降低尖峰功率及申报的最大需求量，达到降低容量电费的目的。

最主要的高保电需求且高耗能场景分别为 5G 基站与数据中心（IDC）。当发生停电故障时，储能可避免故障修复过程中的电能中断。

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