电源侧储能技术发展现状及应用前景综述

电源侧储能技术发展现状及应用前景综

述

摘要：储能技术无疑是有效缓解大规模可再生能源并网压力的有效技术手段。近年来，储能技术发展迅速。储能技术涉及的领域很广，根据储能过程中所涉及

的能量消耗形式，大致可以分为物理储能、化学储能、电磁储能和相变储能。按

储能方式可分为抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、重力储能、锂电池储能、

铅酸蓄电池储能、超导储能、超级电容储能、中高温储热等。根据应用场景，可

分为电网侧储能、电力侧储能和用户侧储能。其中，电源侧储能主要包括集中式

新能源利用、调频辅助服务应用和调峰辅助服务应用三种应用模式。

关键词：电源侧储能；可再生；电化学储能；火电储能；现状；

在碳中和背景下需要构建以新能源为主体的新型电力系统，电源侧储能技术

可以有效缓解大规模可再生能源并网压力，是现阶段技术革新的重要手段。该手

段的运用不仅可以平缓间接性可再生能源发电输出，也可以提高调峰能力，因此

该技术的使用受到人们的广泛重视。为更好促进电源侧储能技术的运用，需要对

现有储能技术发展状态、典型运用情况进行详细分析和论述，对比当前最新发展

趋势，对电源侧储能技术在国内的发展前景做出铺垫。

一、国内典型电源侧储能技术

1.电化学储能技术。电化学储能是电源侧储能领域最常见的一种储能形式，

目前可投入商业化应用的主要是锂电池储能和铅酸电池储能技术。随着近年来国

内可再生能源大规模并网和火电机组调频辅助服务的需要，电化学储能迎来高速

发展。风电资源的不稳定性导致风机出力具有随机性、波动性、间歇性等特点，

有时甚至存在“反调峰特性”。而光伏发电尽管与负荷需求呈现一定的相关性，

但无法有效满足夜间增大的负荷需求。某光伏并网项目配备储能装置前后的24 h

输出功率。配备储能设备后，在白天上网电价较低时段，可有效降低项目输出功

率；而在夜间上网电价较高时段，可有效提高项目输出功率。配备储能系统后，

不仅可平缓项目输出功率，也可根据不同时段上网电价有效调节系统输出功率。

若配备合适的储能系统容量，则可获得较为可观的投资收益。火电机组辅助调频

服务是近年来兴起的一种电源侧电化学储能技术的典型应用，在国外电力市场已

应用多年，在国内正处于起步阶段。随着国内电力现货市场建设进展加快、火电

机组辅助调频服务需求旺盛，部分区域甚至开始尝试建设区域性的调频市场，以

便更大程度地辅助配置服务资源。大型火电机组配建设储能系统无疑对推动区域

调频市场建设有重大意义。

2.飞轮储能技术。飞轮储能技术具有有功与无功相对独立、负荷响应迅速、

无污染等特点，近年来在电力系统中日益受到重视。该技术于20世纪50年代被

提出，最早应用于电动汽车。从20世纪90年代开始，随着转子材料、支撑材料、电能变换技术取得重大突破，飞轮储能技术也随之取得重大进展，并在电力系统

中最先被应用于电网侧储能。目前，飞轮储能技术在国内主要应用于数据中心、

应急保障、电网侧储能调频等领域。在电源侧市场方面，某电厂开始建设国内首

个飞轮储能辅助火电机组调频示范项目。一般而言，火电机组的调频收益会随着

储能系统的功率和容量增大而增大，但由于目前飞轮储能系统造价高昂，不可能

配套超大容量的飞轮储能系统。按照目前的飞轮储能系统造价，600 MW火电机组

配套3.015 MW/20.374 MW·h的储能系统，可获得最大收益。

3.压缩空气储能技术。由于抽水蓄能受到地理因素限制，因此压缩空气储能

被认为是最具发展潜力的大规模电力储能技术。传统的压缩空气蓄能是基于燃气

轮机开发的技术，目前德国、美国均已有压缩空气储能电站投入商业化运营。目前，随着燃气轮机容量的提高，压缩空气储能电站也呈现出大型化趋势。

4.蓄热储能技术。中高温蓄热储能技术目前多应用在电源侧，其应用场景主

要是太阳能热发电技术中的熔融盐或者导热油储能。我国的太阳能热发电项目均

配备了2-16h不等的储能系统，可实现24 h不间断发电。预计到2030年，太阳

能热发电成本可与燃煤发电相当，熔融盐蓄热量可达到150 GW·h。一种蓄热储

能系统与火电机组耦合利用的发电系统，不同于现阶段东北地区已投运的电储能

技术，该系统在需要快速降低机组负荷时将主蒸汽通过降温降压后存储入蓄热罐，

可有效减少高、中、低压缸蒸汽流量；当需要快速提高机组负荷时，则将蓄热罐

中存储的蒸汽通过减温减压后进入再热蒸汽管道，可有效增加中、低压缸蒸汽流量，进而提高机组负荷调节能力。

1.重力储能技术。重力储能是一种简单的物理储能方式，其原理是当电网中

电力富余时，驱动电动机将重物移至高处；当电网中需要电力时，利用重

物下降驱动发电机发电。其主要优势是储能效率较高、负荷响应速度较快；

主要缺点是能量密度较低、建设规模较大。将该系统与风电等间歇性能源

耦合利用后，可以根据电网需要有效平滑风电场整体出力，实现电网对风

电场的调度要求。

二、电源侧储能技术的应用

1.电化学储能。电化学储能技术是目前储能技术中的1种技术，技术使用比

较成熟，使用场合也比较普遍，目前在市场上的电化学设备有锂电池、铅酸电池

这2类。在政策的推动下，国内可再生能源大规模并网、火电机组调频辅助的不

断发展刺激了市场需求量，让电化学储能呈现出高速发展。风电资源的不稳定性

让风机出力具备随机与波动性，部分甚至存在“反调峰特性”，光伏发电与负荷

需求呈现出相关性，但是也无法满足经济越发增长的需求。随着光伏并网项目配

置储能装置后实现调峰功能，如白天的低谷时段，可以调低输出功率节省用电能耗；在夜晚和用电高峰时段，提高输出功能。在装备这种储能之后实现了调峰，

同时也可以实现不同时段电价的调节。因此在实际运作中，需配置合适的储能系

统容量即可得到合理的收益，部分甚至可以让收益超出预期。火电机组辅助调频

服务是电源化学储能技术，在近年才得以推广，国外已推广多年，随着国内电力

市场的不断发展，火电机组辅助调频越来越旺盛，部分区域尝试建设区域性调频

市场来配置储能服务。对于大部分企业而言，大型火电机组配建设储能系统对整

个市场的推动发展都有积极意义，结合目前市场上的项目，列举国内部分火电储

能联合调频项目。华中、南方等相继出台一系列调频辅助服务，广东与江西等地

也实现了快速发展。部分机组实际运行证明运用储能系统之后调频市场被激活，

而且火电机组深度调峰已经成为常态，这让储能系统所发挥的价值越发明显。

2.飞轮储能。飞轮储能技术是新型技术的一种，整体具备相对独立、响应迅

速以及无污染等优势，该技术近年来受到重视。最早在20世纪50年代被提出，