双碳目标下储能产业新趋势与架构

0.引言

储能技术涉及能量的存储和利用，对电力系统平衡至关重要。它允许电力在需求时被储存和释放，对电力生产和消费方式产生重大影响。随着全球应对气候变化，风能和太阳能成为主要能源，但其不稳定性需要储能技术来提高可靠性。储能技术不仅对可再生能源并网至关重要，也是分布式能源和能源互联网等新兴模式的基础。储能产业是全球清洁能源转型的关键战略性新兴产业，中国在这一领域已达到国际先进水平，但仍需保持竞争力。

1.储能行业的产业布局

储能产业链广泛，上游包括原材料和设备制造商，如电池供应和管理系统。中游是系统集成商，负责设计和集成储能系统。下游涵盖发电、电网、工商业和家庭储能。上游原材料包括正负极材料和电解液，锂电池是主要电池方案。中游系统集成根据需求设计储能系统，应用于不同场景。下游产业分为发电、电网和用户侧，其中电化学储能的资源回收是未来增长点。

2.当前我国储能产业的发展环境

储能产业的发展受市场、政策和技术影响。本文分析了市场环境、政策环境和关键技术。市场方面，储能技术正进入大规模商业化，新能源电力增长推动储能规模化。全社会用电量持续增长，可再生能源技术进步导致电力供给波动。居民和第三产业用电增加，电力系统需适应变化。政策方面，中国出台多项政策支持储能产业，包括补贴和配储比例规定。欧美国家也通过不同方式扶持储能产业。技术方面，抽水蓄能技术成熟，电池储能技术快速发展，尤其是锂电池。其他技术如压缩空气储能和飞轮储能尚处于示范或小规模商用阶段，电化学储能前景看好。

3.储能产业发展前景广阔

随着电动汽车产业的快速发展，锂电池成本下降，磷酸铁锂电池因其安全性、稳定性和成本效益成为优选。2020年，磷酸铁锂电池在我国锂电池出货量中占比超过九成，预计其在储能领域的地位将得到加强。

储能技术未来可能朝三个方向发展：发电侧平衡电网调峰、用户侧备用调峰和回收端再利用。首先，大型储能系统将通过“风光储一体化”促进可再生能源的有效利用。其次，用户侧储能将帮助降低用电成本并提高可靠性，同时支持新能源发电。最后，动力电池回收梯次利用将成为循环经济发展的重要部分，退役动力电池可应用于多个领域，降低成本并提高经济效益。

4.当前我国储能产业发展存在的主要问题

储能技术面临多重挑战，包括安全事故、高成本和缺乏独立市场主体地位。安全是储能发展的关键，但存在电化学储能安全隐患和缺乏统一的安全标准。污染问题也不容忽视，尤其是电化学储能系统部署带来的环境挑战。储能系统的建设和运行成本高，限制了其广泛应用，同时技术的生命周期和维护需求也增加了成本。储能技术需要持续资金支持以促进创新，但目前电力系统中储能的盈利模式尚不成熟。储能的市场主体地位未得到充分保障，商业模式不明确，电力市场改革进程缓慢，价格机制不够灵活，这些都限制了储能技术的潜力。尽管政府已提出推动储能参与电力市场的政策，但具体实施仍面临挑战。

5.推动储能产业快速发展的建议

1）需完善政策机制以促进储能产业发展，增强扶持力度。政府应降低储能应用市场准入条件，优先并网新能源电力，并提供减排配额。建议直接财政支持，如资助示范项目、提供容量或电量补贴，以及税收减免。储能产业与新能源紧密相关，政策支持如电动汽车发展、电池技术革新和电力体制改革是主要推动力。

2）增加对储能关键技术的研发投入，降低系统应用成本。特别关注锂电池技术，解决安全性与效率问题。政府、科研机构和企业应共同研发关键材料、模块、系统和回收技术。鼓励企业采用先进制造技术，开发集成系统和智能控制技术。政策和技术研发需降低储能技术成本，推动其大规模商用。

3）发展。政府可试点动力电池梯级利用，总结经验，制定发展规划。鼓励探索多情景梯级利用方案，并规划市场管理方案，确保回收安全性。构建全生命周期管理体系，保障系统安全运行和回收利用。

4）完善储能标准体系，支持产业安全、规模化发展。建立统一的生产、运营和回收标准，解决安全质量问题。制定储能安全标准，加强安全意识，落实主体责任，提供法律法规保障。建立储能项目准入标准，建设综合评价体系，对接国际化标准。

5）提高储能独立市场主体地位，鼓励以新商业模式参与电力市场。明确储能独立市场主体地位，推动系统优化配置。提高储能参与电力市场交易的积极性，明确储能的市场价值，推进规模化应用。政府应将储能纳入电力市场改革考量，明确准入条件、交易机制和技术标准，推进储能规模化应用。

6.安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统

6.1概述

安科瑞的Acrel-2000MG储能能量管理系统专为工商业储能电站设计，具备数据采集、处理、存储、查询分析、可视化监控、报警管理、统计报表、策略管理及历史曲线等功能。策略管理支持多种控制策略，如计划曲线、削峰填谷、需量控制和防逆流。该系统能统一监控和管理各储能单元，并与上级调度系统及云平台进行数据通讯和交互，实现远程监控与运维，确保储能系统的安全、稳定、可靠和经济运行。

6.2应用场景

适用于工业和商业储能电站以及新能源配套储能电站。

6.3系统结构

6.4系统功能

（1）实时监管

实时监控微电网运行，涵盖市电、光伏、风电、储能、充电桩和用电负荷，以及收益、天气、节能减排数据。

（2）智能监控

实时监测系统环境、光伏组件、逆变器、风电控制逆变一体机、储能电池、变流器和用电设备，以掌握微电网的运行状况。

（3）功率预测

进行分布式发电系统的短期和超短期发电功率预测，并分析合格率与误差。

（4）电能质量

持续监测微电网系统的电能质量和可靠性，包括电压谐波、闪变、不平衡等稳态数据，以及电压暂升/暂降、中断等暂态数据，并进行录波展示。同时监测电压和电流的瞬变。

（5）可视化运行

实现微电网的无人值守管理，确保重要负荷和设备的持续监控。

（6）优化控制

分析历史用电和天气数据进行负荷预测，结合分布式电源和储能状态，优化调度以减少用电高峰，降低企业用电成本。

（7）收益分析

用户可查看光伏、储能、充电桩的日常电量及收益，并切换至年报以查看月度数据。

（8）能源分析

分析光伏、风电、储能设备的效率，评估其性能和状态。

（9）策略配置

微电网配置涉及设定系统组成、基础参数、运行策略和统计值。策略包括计划曲线、峰谷调节、需量控制、新能源利用和逆功率控制等。

7.硬件及其配套产品

8.结论

储能产业是全球战略性新兴产业，对能源结构转型至关重要。在中国，它对实现“双碳”目标、推动能源绿色转型、产业升级和经济发展起着关键作用。储能的发展有助于制造业升级和能源体系完善，同时提升中国在全球能源转型中的优势。通过政策支持、技术应用、产业链合作、标准建设和市场体系完善等措施，可以促进储能产业规模化增长，加强中国在全球储能市场的竞争力。

参考文献

[1]林伯强、谢永靖：《中国能源低碳转型与储能产业的发展》，《广东社会科学》，2023年第5期。

[2]林伯强、杨梦琦：《碳中和背景下中国电力系统研究现状、挑战与发展方向》，《西安交通大学学报（社会科学版）》，2022年第5期。

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版

[4]林伯强.“双碳”目标下储能产业发展新趋势

审核编辑 黄宇