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雾霾预警！能源结构转型迫切需要储能革命

雾霾预警！能源结构转型迫切需要储能革命

发布日期: 2021

连日来中央气象台持续发布大雾黄色预警,华北黄淮地区空气污染严重，其中部分地区有能见度不足200米的强浓雾，局地有能见度不足50米的特强浓雾！

雾霾天在冬季卷土重来，蓝天白云成了人们的迫切愿望。这背后的重要原因之一就是以煤电为主体的传统化石能源仍然在中国能源结构中占据主体地位，从而导致一系列环境污染问题。中国社会面临能源结构转型需求，“绿色、安全、经济”是我国能源转型构建生态能源的切入点，这就要求我们大力发展绿色可持续发展的能源来代替传统的化石能源，在可预见的未来，风、光为主体的电力系统将主导人类新时代的能源革命，而储能是其中的关键环节。

近年来，我国风电、光伏等可再生能源虽然规模在持续扩大，技术在不断进步，发电成本大幅下降，但是在整个能源消费中的占比还是非常小，所以仍需大力发展，让风力发电、光伏发电成为能源供应的主体力量，确保我国全面完成能源转型。

而制约风力发电、光伏发电行业取得进一步发展的首要因素是两者自身具有天然的不稳定以及消纳难等特点，导致弃风、弃光问题没有得到很好的解决。要从根本上解决弃风弃光问题，储能是必不可少的一项技术。储能可以显著提高风电、光伏等可再生能源的消纳水平，支撑分布式电力及微网，是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术。

风光储输示意图

何为储能？

储能是指通过介质或设备把能量以某种形式存储起来，需要时再以特定形式释放出来的过程。解决了能量生产和利用在时间、空间、强度上的不匹配，从而提高能源的质量和价值。

储能的应用非常广泛，主要应用于电网输配与辅助服务、可再生能源并网、分布式和微网以及用户侧等方面。在电网输配和辅助服务方面，储能技术主要作用分别是电网调峰、火电厂辅助调频、网荷互动；在可再生能源并网方面，储能主要用于平滑可再生能源输出、减轻电网波动、吸收过剩电力减少“弃风弃光”以及即时并网；在分布式和微网方面，储能主要用于稳定系统输出、作为备用电源并提高调度的灵活性；在用户侧，储能主要用于削峰填谷、需求侧响应以及能源成本管理。

储能种类有哪些？

依据储能方式的不同，储能主要有以下几大类：

机械类：抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能；
电气类：超导储能、超级电容器储能；
电化学类：各种二次电池；
热储能：储热、储冷、采用相变材料和热化学材料储能；
化学类：合成天然气、电解水。

储能系统的关键设备及标准

虽然储能的方式有很多种，但是储能系统的核心设备是储能变流器(PCS)，储能变流器承担着各种电网支撑功能(如高电压穿越、低电压穿越、调峰、调频等)，接收电网调度，控制充放电功率，实现储能电站与电网间的双向能量传递。其性能好坏直接影响电网的稳定运行与用户安全用电，所以对储能变流器的测试显得尤其重要。

为此，国家专门制定了储能变流器的测试标准。

并网试验主要有：有功功率、无功功率、电能质量、故障穿越、电网适应性、保护。

其中GB/T34120-2017《电化学储能系统储能变流器技术规范》和GB/T 36547-2018《电化学储能系统接入电网技术规范》，里面对储能变流器的性能要求及接入网要求进行详细的说明，主要的测量项目如下：

在储能变流器的国标检测方面

横河深耕新能源检测行业多年，其产品和解决方案在光伏逆变器、风电变流器、电动汽车充电桩等检测领域广泛应用。其中功率分析仪、示波记录仪和温度记录仪等产品都是这些领域的主要检测设备，而在储能变流器的检测方面，我们同样可以借助相关仪器和专用软件来完成国标的相关测试内容。

横河测试方案示意图如下：

在储能变流器的研发层面

随着对功率器件研究的深入，储能变流器的核心元器件IGBT开始采用碳化硅和氮化镓等新型半导体材料。新型半导体材料具有耐高压、耐高温、耐大电流、高频、体积小、开关损耗小等一系列优点，对于需要高效率转换，高温和高压工作环境的储能变流器来说，是一个非常好的选择；而传统的功率分析仪受限于带宽和采样率等因素，往往不能准确测量如此高频(数百kHz甚至更高)的信号。横河新推出的WT5000功率分析仪及PX8000示波功率仪都具有超高带宽、超高采样率，让高精度功率分析仪测试更高频信号成为可能。