兴储世纪 | 储能系统的分类及应用

构建以新能源为主体的新型电力系统的关键，在于提升系统的灵活性。储能作为重要的调节资源，对于促进新能源高比例消纳、保障电力安全供应和提高电力系统运行效率具有重要作用。与化石能源相比，风电、光伏等新能源是“看天吃饭”的不稳定电源，而储能可有效解决新能源出力与用电负荷时空不匹配的问题，实现新能源充分消纳利用。

储能或储能技术指的是将较难储存的能源形式转换成技术上较容易且成本上较低廉的形式储存起来，储能的形式多样化，根据能量存储形式的不同，储能分为电储能、热储能和氢储能。电储能是最主要的储能方式，又分为电化学储能(铅酸电池、锂电池和钠电池储能)和机械储能(抽水蓄能、压缩空气和飞轮储能)两种类型。

按照投资规模的大小，又可分为集中式储能系统和分布式储能系统。集中式储能主要作用于电源端和电网端，而小容量分布式储能则作用于用户端。集中式储能主要以抽水蓄能、压缩空气储能以及大容量电池储能为代表，集中式储能在提升电力系统运行的经济性、环保性、灵活性、可靠性以及系统弹性等方面都有着显著效益，主要体现在以下几个方面。

(1)系统削峰填谷。储能具有能量转移特性，可将新能源峰值出力时段的电量转移至新能源谷值出力时段，从一定程度上降低源荷时序不匹配带来的系统峰谷差。(2)平抑新能源出力波动。相较于常规发电机组，储能具备快速爬坡能力，可以充分应对新能源瞬时波动导致的功率调节需求，从而提高电网消纳新能源能力。(3)延缓系统设备投资。储能具有电力和电量的双重优势，可以实现对其他系统设备的替代，包括减缓输电阻塞导致的线路、变压器以及灵活机组投建，从而节省不必要开支，提升系统整体效益。

抽水蓄能具有大规模能量吞吐能力，放电时间在小时级及以上，具有长时间尺度的电网调峰及电力平衡能力，主要解决新能源间歇性问题，提升系统调峰能力、系统安全性、特殊天气场景下电力供应保障能力，对电力系统平衡和电网安全作用明显。

以电化学储能为代表的新型储能具有精准控制、快速响应、布局灵活等特点，持续放电时间为分钟至小时级，充放电转换灵活，能够有效支撑节点电压、平抑系统频率波动，将不稳定的新能源出力转化为稳定可靠的电力供应。主要解决新能源波动性问题，提高新能源并网性能，改善电能质量，提供紧急功率支撑，实现负荷削峰填谷。

氢能具备清洁高效的优势，可有效替代天然气、石油和煤炭，解决风电、光伏等可再生能源不稳定和低能量密度问题，最终实现高比例可再生能源的中长期(季节)供需平衡。随着电—氢转换技术的不断进步和成本的不断降低，氢能将有望逐步实现规模化应用。

按照储能的应用场景可分为发电侧(新能源侧)、输配电侧(电网侧)和用电侧(用户侧)三大场景。

01、发电侧(新能源侧)

从发电侧的角度看，储能的需求终端是发电厂。由于不同的电力来源对电网的不同影响，以及负载端难预测导致的发电和用电的动态不匹配，发电侧对储能的需求场景类型较多，包括能量时移、容量机组、负荷跟踪、系统调频、备用容量、可再生能源并网等六类场景。

在大型光伏发电站和风力发电站配上储能，最主要的功能是接受调度平滑电网负荷，服从并跟踪上级电网的计划曲线。当发电输出功率超过计划曲线时，将多余能量存入储能电池;当发电输出功率低于计划曲线时，将储能电池能量输入到电网。削峰填谷是发电侧储能的另一个重要功能，发电输出功率受限时，将多余能量存入储能电池，发电输出功率不受限时，将储能电池能量输出电网。

02、输配电侧(电网侧)

电网侧储能是在输配电网中建设的储能，作为电网中优质的有功无功调节电源，其主要功能是有效提高电网安全水平，实现电能在时间和空间上的负荷匹配，增强可再生能源消纳能力，在电网系统备用、缓解高峰负荷供电压力和调峰调频方面意义重大。

电网侧储能是基于电网公司开展的，项目高度集中，而且储能容量规模较大。电网公司本身就具备实力规模、足以支撑其开展储能业务，而且电网公司本身也承担着一定的责任，其储能项目的意义不能以简单的峰谷套利来计算，而且储能设施由电网集中统一调度执行，效果更好、发挥作用更大，储能也变得更有价值。

03、用电侧(用户侧)

用户侧储能是把储能电池安装在用户端，在电价较低时或者使用光伏和风电等新能源存储电能，在电价高峰期或者电网停电时使用存储好的电能，用户侧储能基本不参与电网调节，储存的电能只提供给用户，用户侧储能有多种模式：

用户分时电价管理

电力部门将每天 24 小时划分为高峰、平段、低谷等多个时段，对各时段分别制定不同的电价水平，即为分时电价。用户分时电价管理和能量时移类似，区别仅在于用户分时电价管理是基于分时电价体系对电力负荷进行调节，而能量时移是根据电力负荷曲线对发电功率进行调节。

容量费用管理

我国对供电大的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。储能电池充放电可调可控，利用电费的峰谷价差，晚上用电低谷时从电网储存电能，白天用电高峰时从蓄电池释放出来，帮助企业进行电量峰值的管理，减少工厂分时电价的高峰期电费，有条件的企业还可以节省容量费用。

提高电能质量

在用户侧，储能系统同样可以进行平滑电压、频率波动，储能变流器和光伏逆变器功率因素可控可调，改善工厂内电网环境，避免因功率因素超标而罚款，较高的功率因素也可以让工厂减少线路和设备电量损耗。

提升供电可靠性

紧急情况备用电源，储能可以提高供电可靠性，当发生停电故障时，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。

集中式储能，主要是在电源侧，在我国以抽水蓄能为主，还包括氢储能、盐穴压缩空气储能、大型地面光伏发电侧配的电化学蓄能。分布式储能以用户侧为主，也包括一部分电网侧储能和小型电源侧储能，都是采用电化学蓄能。

文章作者：刘继茂 郭军