【ESS】储能的介绍

        『“碳达峰、碳中和”的目标下,风电、光伏发电将快速发展,而储能是解决风电、光伏发电不稳定性、间歇性,增强能源系统供应安全性、灵活性的重要手段。根据 IEA 预测,全球光伏和风能在总发电量中的占比将从目前的 7% 提升至 2040 年的 24%。全球电力消费结构的改变在多个方面影响电力市场,并为储能带来市场空间。

一、储能的定义

        储能是电力体系重要构成部分。储能主要是指能量的存储,主要作用是将电能以各种形态存储起来,在需要时释放出来,实现时间维度上能源转移。储能作为电力储存装置,用来平衡电能在时间上的供需关系,在电力系统的发输配用的各环节皆有作用。

        分国家来看,用户侧在海外的应用更普遍,而由于国内是大电网模式。从大环节上看,储能的应用主要集中在电网和电源侧,以及用户侧、集中式新能源并网以及辅助服务五大环节,且不可或缺。

图片来源:派能科技

二、储能的技术

        抽水蓄能为主力,电化学是趋势。储能技术可以分为机械类储能、电气类储能、电化学储能、热储能、化学储能等,其中商业化应用最广的储能技术为抽水蓄能和电化学储能。目前来看,抽水蓄能是最为成熟、成本最低、使用规模最大的储能技术,主要应用于大电网的输配电环节,占据了储能市场的绝大多数份额。电化学储能指的是以锂电池为代表的各类二次电池储能,其容量大、响应快,最具发展潜力。

        相比抽水蓄能等机械储能,电化学储能受地形等因素影响较小,可灵活运用于发电侧、输配电侧和用电侧。其中发电侧与输配电侧储能装机相对较大,归为集中式储能,用户侧一般为户用储能和工商业储能,装机相对较小,归为分布式储能。随着近年来成本的快速下降、商业化应用逐渐成熟,电化学储能的优势愈发明显,开始逐渐成为储能新增装机的主流,且未来仍有较大的成本下降空间。根据 CNESA 发布的《储能产业研究白皮书 2021》预测,保守估计 2021 年,电化学储能市场累计装机规模达到 5790.8MW。2021年至2025年,电化学储能累计规模复合增长率为 57.4%,我国的电化学储能市场将正式跨入规模化发展阶段。』(作者:Black;出處:https://www.zhihu.com/question/496640723/answer/2583352711) 

三、储能和光伏区别

        『光伏系统将太阳能转化为电能,储能系统将光伏设备产生的电能进行存储,需要用到这部分电能时,再通过储能变流器逆变为交流电供负载或电网使用。可以从光伏、储能两个不同行业来分,因为对应功能有本质差别。

        光伏系统

        光伏逆变器的主要作用是通过光伏设备将太阳能转变的直流电逆变为交流电可供负载使用或并入电网或存储起来。光伏系统中有:集中式、组串式、微型逆变器。

        集中式:适用范围为大型地面电站、分布式工商业光伏(一般输出功率大于 250KW,三相);

        组串式:适用范围为大型地面电站、分布式工商业光伏(一般输出功率小于 250KW,三相)、户用光伏(一般输出功率小于等于 10KW,单相);

        微逆:适用范围为分布式光伏(一般输出功率小于等于 5KW,三相)、户用光伏(一般输出功率小于等于 2KW,单相);


        储能系统

        储能系统中有:大储、工商业储能、户用储能。

        大储:地面电站、独立储能电站,一般输出功率大于 250KW;

        工商业储能:一般输出功率小于等于 250KW;

        户用储能:一般输出功率小于等于 10KW;

图片来源:千图网

四、变流器的定义

        储能系统中有一重要部件为变流器,有些场合需要将交流电源变成直流电源,这就是整流电路,在另外一些场合则需要将直流电源变成交流电源,这种对应于整流的逆向过程,定义为逆变电路。在一定条件下,一套晶闸管电路既可以作整流电路又可作逆变电路,这种装置称为变流器,即包括整流器、逆变器、交流变流器、直流变流器。

        主要作用是控制蓄电池的充放电,光伏发电产生的直流电通过逆变器转为交流电,这时需要把一部分电能存储到蓄电池中,则需要通过储能变流器将交流电转为直流电进行充电,当需要用到这部分电能时,则需要通过储能变流器将蓄电池中的直流电转变为交流电(一般为 220V、50HZ)供负载使用或并入电网,这是放电过程。

        变流器即 Power Conversion System,简称 PCS,控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流电的转换, 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。一般是电力电子元件实现,作用是实现功率的传递,根据转变前后的电压类型不同分为以下几种:

        DC/DC 变流器,前后都是直流、电压不一样,直流变压器作用;

        AC/DC 变流器,交流转直流,整流器的作用;

        DC/AC 变流器,直流变交流,逆变器的作用;

        AC/AC 变流器,前后频率不一样,变频器的作用;

        变流器除主电路(分别为整流电路、逆变电路、交流变换电路和直流变换电路)外,还需有控制功率开关元件通断的触发电路(或称驱动电路)和实现对电能调节、控制的控制电路。』(作者:天蝎猎头;出處:https://mp.weixin.qq.com/s/a42Yxm_33wwA9xninentcw)

        本次的文章分享到这里,后续的博文我将向大家介绍恩智浦 NXP 在储能相关的产品及应用,欢迎大家多多关注!

 五、参考资料

        【1】什么是储能?它有何意义?:https://www.zhihu.com/question/496640723/answer/2583352711

        【2】光伏逆变器、储能逆变器、储能变流器、PCS 傻傻分不清楚:https://mp.weixin.qq.com/s/a42Yxm_33wwA9xninentcw

        【3】设计攻略 | 基于恩智浦MCU开发家庭储能及户外电源一体化解决方案:https://mp.weixin.qq.com/s/kQHtYcZbCSXi1zXZ7U7Psg 

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