「储能」笔记

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一、什么是储能
储能是指通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放出来的过程。一般讲到储能，主要是指电能的储存。其实储能本身不是新兴的技术，但从产业角度来说却是正处在起步、发展阶段。储能技术是未来能源系统具备柔性、包容性和平衡功能的关键节点。

从应用上看，储能是电力系统中的关键一环，可以应用在“发、输、配、用”任意一个环节。电力即发即用，无法直接存储，配储则可以平滑电力波动性，减少资源浪费。
应用场景可分为用户侧（自发自用、峰谷价差套利），发电侧（可再生能源并网、减少弃光弃风）、电网侧（电力调峰、调频）、输配侧以及辅助服务（5G基站备用电源）等多种用途。

三、储能主要形式
储能主要分为：电化学储能、机械储能、电磁储能、氢储能、热储能。其中机械储能多为长时储能，包括抽水蓄能、压缩空气储能、液态空气储能、飞轮储能和重力储能，其中抽水蓄能占目前储能的90%左右，是当前最成熟的储能技术。
机械储能：弹性储能，液压储能，抽水储能，压缩空气储能，飞轮储能
电化学储能：铅酸电池，氧化还原液流电池，钠硫电池，锂离子电池
电磁储能：超导储能，超级电容储能

四、储能按照规模大小分类
大型储能：≥30MWh                    电力储能
中型储能：1MWh-30MWh          工商业储能
小型储能：≤1MWh                      通信、户用储能

五、电化学储能前景
电化学储能，是目前肉眼可见的未来。电化学，通俗易懂的来说就是平时用的电池。整个电池储能产业链包括上游原材料、电池、设备和设计类四种企业，根据相关券商的测算，未来储能电池和储能变流器会占到整个产业链总成本的 60%和 15%。换句话说，随着锂电池的成本逐渐下降，调节能力灵活，未来储能电池以及储能变流器将是整个储能产业链价值量最大、技术壁垒最高的核心环节，将会吃到储能市场爆发最大的红利。

电池
电池是实现电能存储与释放的载体，其中磷酸铁锂电池具有能量密度高、循环寿命长、能量效率高等特点，使用最为广泛。

储能电池系统组成：数只电芯(Cell)串并联组成电池组(Module)，电池组经过串联组成电池簇(Rack)，各电池簇相并联，构成大规模的电池储能系统。

BMS
BMS功能：BMS管理系统负责对电池进行实时监测和管理，监测电池的电压，电流，温度，荷电状态，健康状态等，对电池充放电过程进行安全管理。防止过冲、过放，对可能出现的故障进行报警和应急处理。保证电池系统安全，稳定，可靠运行。

BMS组成：完整的储能系统BMS应包含电池BMS，电池簇BMS，系统BMS，尤其是对大规模储能系统，三级BMS能最大程度上避免电压不均衡及其导致的过冲与过放。

PCS
储能变流器(PCS)，是电池与电网或交流负载的接口，它不仅决定了储能系统输出的电能质量和动态特性，还在很大程度上影响电池的寿命。

根据PCS的级数不同，工频升压型PCS可以分为单级式和双级式。其中单级PCS根据输出电平又分为两电平、三电平、多电平，电平数量越多，输出电能质量越高。

单级式PCS效率高，结构简单，针对目前大规模应用的锂电池储能系统，单级式、三电平PCS应用最为广泛。

EMS

EMS具备系统监控功能、系统协调优化功能。EMS是独立BESS之外的上层“指挥”系统，向上可接入规模更大、更高级的EMS，接受其工作指令和参数设置，向下可调度储能本地控制器，实现能量调度与功率控制。

七、储能供应商
电池组
电池组作为电化学储能系统的主要组成部分，成本占整个电化学储能的50%左右，主要的电池组厂商包括宁德时代、比亚迪、LG化学、三星SDI、派能科技、亿纬锂能、国轩高科等。

储能变流器PCS
储能变流器是控制储能电池组充放电过程与电流的交直流变换，主要厂商包括：阳光电源、固德威、锦浪科技、科华恒盛、盛宏电器、SMA、SolarEdge等

储能系统
储能系统主要作用是数据采集、网络监控、能量调度。主要厂商包括：阳光电源、海博思创、沃太能源、科陆电子、特斯拉、Sonnen等

八、储能应用场景   

用户包含：家庭、工商业、教育医疗和军事等（具体5G基站备电、数据中心备电、光伏家储）

发电侧：
提高新能源消纳：是指在新能源资源及并网容量、常规电源装机、负荷水平条件下,受电力系统安全稳定运行约束下,能发多少电量的问题。
削峰填谷：在用户负荷低或限电时，间歇性可再生能源给储能装置充电，在用户负荷高或不限电的时候，储能装置向电网放电，削峰填谷使得储能和可再生能源作为一个完整系统时，其输出的是可调，可调度的，减少电力系统备用机组容量，使间歇性可再生能源变为面向电网友好，可调度的能源方式。
跟踪计划出力：可再生能源具有间歇性和不稳定性，其发电功率预测结果与电网调度计划不能实时负荷，储能因其快速响应，爬坡率大等特点可进行跟踪计划出力，协调电网调度与可再生能源预测功率，进而保证电网安全、有效的吸纳可再生能源发电。
爬坡率：与跟踪计划出力相似，通过储能系统的发电、放电、减少可再生能源短时间内发电的输出波动，进而降低对电网调峰的压力，保证电网的安全稳定运行。
电力调峰：通过储能的方式实现用电负荷的削峰填谷，即发电厂在用电负荷低谷时段对电池充电，在用电符合高峰时段将存储的电量释放。
辅助动态运行：辅助动态运行主要是以储能系统和传统火电机组联合运行的方式,按照调度的要求调整输出的大小,尽可能让火电机组工作在接近经济运行的状态下,提高火电机组的运行效率。
减少弃风弃光：将可再生能源的弃风弃光用量存储后再移至其它时段进行并网，提高可再生能源利用率。（“弃风弃光”是一个词语，其中的“弃”有“舍弃”之意。它指的是可再生能源发电电量并未接入电网，而是被浪费的状况。其中，“弃风”指的是由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象；“弃光”则是指光伏电站的发电量大于电力系统最大传输电量+负荷消纳电量。这是可再生能源领域重要的问题之一。”）

输配电侧：
无功支持：储能在动态逆变器、通信和控制设备辅助下，可调整储能系统输出的无功功率大小，进而对输配电线路的电压进行调节。

缓解线路阻塞：储能系统安装在阻塞线路的上游，当线路负荷超过线路容量，即发生线路阻塞时，储能系统充电，将线路不能传输的电能存储在储能设备内，当负荷低于线路容量时，储能系统在向线路放电。

电网辅助服务：
系统调频:通过储能装置对电网短时快速充电，放电，保证电力系统频率维持在安全的范围内。因为频率变化会对发电及用电设备的安全高效运行及寿命产生影响，因此调频调节至关重要。

电压支持:分布式储能装置具有快速响应的能力，可以在几秒之内快速的响应负荷需求，

调峰:配备一定的储能容量，在需要高峰负荷时发电，满足电力需求，实现电力系统中点库生产和电力消费间的平衡。

提高电网备用容量:储能设备可以为电网提供备用辅助服务，通过对储能设备进行充电，放电操作，可实现调节电网有功功率平衡的目的。备用容量是指在满足预计负荷需求以外，针对突发情况时为保障电源质量和系统安全稳定运行而预留的有功功率储备。

用户侧：
分时电价管理:在电价较低时给储能系统充电，在高电价时放电，不仅可以通过“低存高放”来降低整体用电成本，而且还不用改变用户的用电习惯，即使在电价最高的时候也可以按照自己的需求使用电能.

容量费用管理:我国对供电部门大工业企业实行两部制电价：电量电价指的是按照实际发生的交易电量计费的电价，容量电价则主要取决于用户用电功率的最高值。容量费用管理是指在不影响正常生产的情况下，通过降低最高用电功率，从而降低容量费用。用户可以利用储能系统在用电低谷时储能，在高峰时负荷放电，从而降低整体负荷，达到降低容量费用的目的.

提高电力可靠性:储能用于提高微网供电可靠性，是指发生停电故障时，储能能够将储备的能量供应给终端用户，避免了故障修复过程中的电能中断，以保证供电可靠性。该应用中的储能设备必须具备高质量、高可靠性的要求，具体放电时长主要与安装地点相关.

电力自发自用：对于安装光伏的家庭和工商业用户，考虑到光伏在白天发电，而用户一般在夜间负荷较高，通过配置储能可以更好地利用光伏电力，提高自发自用水平，降低用电成本。通过移峰填谷帮助工商园区用户降低电费（削峰填谷、峰谷差价套利、电容电费管理）.