李春阳 李立强 罗易 周承军

摘  要：2018年，全球投运储能项目的累计装机规模达到180.9 GW，同比增长3%，其中的抽水蓄能装机规模最大，达到170.7 GW，同比增长1.0%，电化学储能装机规模紧跟其后，为6.5 GW，同比增长121%。相比抽水蓄能，电化学储能的安装地点不受限制，建设规模可根据实际要求进行设计，可以接入各种能源，是以后未来发展存储能源的主要路线。

关键词：电化学储能;技术应用;UPS系统

中图分类号：O646                文献标志码：A

0 引言

目前我国当下处于能源转型与创新时期，这对于储能行业来说是一个巨大的挑战和机遇。储能系统在新能源、重要负荷、电网支撑以及智能电网建设中起到重要的作用。目前电化学储能系统在市场上的技术应用有：削峰填谷、负荷跟踪;平抑功率波动，提高电能质量;备用电源，提高敏感负荷供电的可靠性;参与智能电网建设、调频调功功能等。

1 电化学储能概述

相比其他的储能方式，电化学储能系统具有适应频繁的充放电转换、毫秒级的响应速度、较高的容量等特点以及较为成熟的商業化应用，在能源互联网项目中得到了较大规模的应用，其主要由蓄电池组、电池管理系统（BMS）、能源管理系统（EMS）、储能双向变流器（PCS）、交直流配电柜、消防设施及其他相关附件构成。电化学储能系统的不同特性主要是由蓄电池决定的，市场上主流的蓄电池如下。

1.1 三元锂电池组

三元锂电池具有电压高、比能量大、体积小、质量轻和循环寿命长等优势，其能量密度是所有锂电池当中排名第一的，大约为250 kWH/m3，但能量大导致安全性能较差。

1.2 磷酸铁锂电池组

磷酸铁锂电池同样具有锂电池的电压高、比能量大、体积小、质量轻和循环寿命长等优势，但是其能量密度没有三元锂电池高，但是其安全性能是锂电池当中较好的，且寿命在锂电池当中最长。

1.3 铅碳电池

铅炭电池是近年来新兴的一种蓄电池产品，是从传统的铅酸电池改进而来，使铅炭电池的大倍率充放电性能和循环寿命远高于普通铅酸蓄电池。铅炭电池中铅资源的回收利用率极高，可以实现铅的循环使用，即使铅炭电池寿命终止，也存在很大的商业价值。其优异的性能、较高的安全性、突出的性价比优势使铅炭电池在新能源和电力储能领域得到广泛应用。

2 电化学储能系统典型技术应用

2.1 光伏电站弃光再利用储能系统

在有些光伏电站弃光地区，其光伏上网电价高，限电措施是根据时间段限电，该类光伏电站可建设电化学储能系统限发时间段的电量储存起来，在不限发时间段一起送出至电网，其设计方案如图1所示。

电化学储能系统在光伏的逆变器直流侧连接，采用进行DC/DC耦合方式，相比AC/DC耦合方式节省了升压设备，降低了成本。

2.2 储能UPS

在重要的负荷场所下，电化学储能系统结合UPS系统设计，对重要的负荷作为备用电源，象：数据中心、学校等。与UPS系统相比，其优势在于：无须并网手续，解决了原有UPS配套的电池长期处于浮充电状态，激活电池，SOC设定适当的余度，保证原有负荷的应急供电余量，可以进行削峰填谷产生效益，并且对原有的UPS不动硬件的改动，只需要改变控制逻辑程序，电化学储能系统作为UPS模块化控制逻辑如图2所示。

2.3 直流微电网

直流微电网是以直流配电的形式，通过直流母线很好地将各个分布式电源融合起来并加以协调控制，同时又能将直流电直接输送给对电能质量有要求更高的直流负载。储能系统在里面平滑功率。调节直流微电网的波动，在极端情况下保证直流微电网系统内重要负荷持续供电一段时间，其直流微电网的系统示意图如图3所示。

相比交流微电网，直流微电网优势在于：分布式电源与直流母线的连接更加简便、易于实现分布式电源间的协调控制、线路损耗低，没有无功功率平衡和稳定问题，电网运行可靠性更高。

2.4 电网侧的调峰调频

随着我国新能源的大规模建设和迅猛的发展，我国的可再生能源发电占比高达26.7%，其中可再生能源中的光伏发电占了很大的比例，其白天根据太阳辐射强弱发电特性也将影响到电网频率和功率因素。加上目前电网负荷变化主要是夏季降温，冬季取暖等特性造成电网的尖峰负荷明显。

储能电站充电时，可以辅助调峰，减少峰谷差，放电时，作为调峰电源，支撑负荷。相比传统的火力发电调频调峰，电化学储能具有布置灵活、反应速度快（毫秒级），满足正常调节及紧急响应调节要求，扩大源网荷规模，并且通过调节储能充放电功率，还可实现对受电断面功率的灵活控制，防止出现超调度运行限额，造成电网阻塞问题。 储能系统的调峰调频示意图如图4所示。

3 结语

电化学储能系统以其具有调峰、调频、应急、备用电源、黑启动、需求侧响应支撑等特点，在电网和新能源互联网当中起到支撑作用，有利于提高整个电网系统的安全、稳定、经济性能。该文对电化学储能系统的技术应用做了简单的探讨和归纳，这几种技术应用也是电化学储能系统未来发展的方向，该文后续将持续关注行业内的动态，对关键技术和商业模式进行探讨和研究。

参考文献

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