电池储能系统知多少？（3）
大力发展储能对提高可再生能源利用率，实现“双碳”目标，建立新型电力体系具有重要意义。2022年1月发改委、国家能源局联合发布的《“十四五”新型储能发展实 施方案》指出，新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰 碳中和目标的重要支撑，也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。
这本手册概述了各种电池储能技术，它们的应用，以及在它们的发展中要考虑的注意事项。它讨论了电池储能系统项目的经济和财务方面，并提供了来自世界各地的例子。该手册还规定了将允许电池储能系统发展蓬勃发展的政策要求。
正如本手册将展示的那样，电池储能系统实现了产生多种效益的目标：整合可变可再生能源、提高能源效率、电力供应的可靠性以及能源的获取和安全。电池储能系统在清洁、高效和可持续的能源系统转型中起着至关重要的作用。
3. 电池储能系统的电网应用
3.1 BESS用例的范围
电池提供的服务可以分为代表主要利益相关者的组(表3.1)。
电池储能的一个主要优势是能够灵活地满足各种有功和无功需求(图3.2)。落基山研究所将这种能力转化为电力系统的发电、传输和分配层面的离散电网服务。
3.2 BESS的一般电网应用
根据《电力存储手册》，BESS电网应用及涉及的技术因素如表3.2所示。
3.3 技术要求
3.3.1 往返效率
往返效率考虑了与操作储能系统相关的功率转换和寄生负载(例如，电子，加热和冷却以及泵送)的能量损失。这一指标是决定储能技术成本效益的关键因素。在储能方案中，压缩空气储能(CAES)的效率最低(40%-55%)，锂离子电池的效率最高(87%-94%)。对于与光伏相结合的能源存储，效率低于75%不太可能具有成本效益。
3.3.2 响应时间
预期对快速响应时间的需求对于可变性阻尼比负载转移应用更为重要，因此在本评估中与公用事业规模的光伏发电更为相关。过往的云层是光伏发电输出快速变化的主要来源。单点的太阳日照在几秒钟内变化超过60%。在公用事业规模的光伏系统中，这种规模的电力输出变化预计将在几分钟内发生。
在夏威夷的一个光伏系统中，以50%的容量运行，在一年多的时间里测量了光伏电力输出斜坡率。在那项研究中，只有0.07%的1分钟坡道的运行容量大于60%，只有5%的坡道的运行容量大于10%。系统操作人员的经验表明，几秒钟的响应时间足以抑制重大的短期变异性事件。
3.3.3 寿命和循环
与效率的情况一样，储能的成本效益与其运行寿命直接相关。ESS的寿命取决于许多因素，包括充放电循环、放电深度和环境条件。对于任何应用，最大化放电深度最小化所需的能量存储容量。因此，自行车时间表在设计上提供了最大程度的自由度。对于住宅和商业应用，每天一到两次循环或7300 - 22000个生命周期，就足以允许光伏发电转移和夜间储存廉价的电网电力。
在没有干预的情况下增加可容忍的功率尖峰的幅度或百分比也将减少寿命循环要求。如果一个储能系统的设计目标是在一次充放电循环中响应超过光伏铭牌功率10%的功率峰值，那么它在整个生命周期中可能会经历超过10万次的循环，尤其是在多云地区。
3.3.4 分级
频率调节和黑启动BESS电网应用是根据功率转换器容量(以兆瓦为单位)来确定的。这些其他电网应用是根据电力存储容量(以兆瓦时为单位)进行调整的：可再生能源集成、调峰和负载均衡以及微电网。
3.4 操作和维护
为了尽量减少发电量损失、财产损失、安全隐患和电力供应中断，需要及时运行和维护设施(表3.3)。维护包括预防性和纠正性，以最大限度地提高BESS输出并确保不间断运行。
3.5 应用案例
3.5.1 频率调节
频率调节是指对功率进行持续的、逐秒的调整，使系统频率保持在标称值(50或60 Hz)，以保证电网的稳定性(图3.2)。如果需求超过供应，系统频率下降，可能会出现限电和停电。如果公用事业产生的电力超过消费者的需求，系统频率就会增加，可能会损坏所有连接的电气设备。电池储能可以提供亚秒级响应时间的调节功率(图3.3)。这使得它在网格平衡方面非常有用。
