近日,華為全球首發(fā)智能組串式儲能解決方案及《智能組串式儲能技術白皮書》,將數(shù)字信息技術與光伏儲能技術相融合,首次提出儲能系統(tǒng)“組串化”、“智能化”、“模塊化”設計的全新理念,實現(xiàn)電池模組級精細化管理,產生更多放電量,達到LCOS更優(yōu),助力從光伏平價邁向光儲平價。
2020年9月,中國在聯(lián)合國大會上明確表示二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,2060年前實現(xiàn)碳中和。自《巴黎協(xié)定》簽署以來,全球已有28個國家計劃本世紀中葉達到碳中和,極大提振了國際社會共同推動疫后世界經濟“綠色復蘇”的信心。
“碳中和”成為世界潮流,在光伏、風電和儲能進入十四五發(fā)展的全新高速發(fā)展時期,儲能+新能源規(guī)?;瘧玫闹匾獌r值已形成共識。
在全球能源戰(zhàn)略轉型的雄偉目標下,光伏將成為絕對的主力能源。而光伏若要成為主力能源,光儲結合是必然趨勢。儲能作為關鍵支撐技術,是提升清潔能源利用效率,保障電網安全運行,實現(xiàn)源網荷協(xié)調發(fā)展,助力能源清潔轉型的重要支撐?!肮?儲”真正融合才能對標火電,“光儲平價”才是真平價。當下儲能成本的下降快于預期,“新能源+儲能”成為主力能源的時間節(jié)點有望比過去預計的提前到來。
同時,智能時代已經迎面而來。5G、人工智能、云技術等正在深刻影響,甚至重新定義各個行業(yè),數(shù)字化轉型是必然趨勢。如果將數(shù)字信息技術與儲能技術相融合,一定能催生出更多的化學反應。通過與數(shù)字化的融合,儲能系統(tǒng)將變得更高效、更穩(wěn)定、更安全。目前儲能市場面臨的系統(tǒng)安全、系統(tǒng)效率、電池壽命、運維等諸多問題都會迎刃而解。
中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟常務副理事長俞振華指出,隨著技術創(chuàng)新,儲能產業(yè)的春天已經到來,下一個十年將是更好的十年。據(jù)國際可再生能源署(IRENA)預測,2050年全球儲能累計裝機規(guī)模有望達9000GWh以上,考慮碳中和的進一步促動,市場潛力更大。
據(jù)預測,到2030年中國碳排放將達到116億噸的峰值,這是實現(xiàn)碳中和關鍵的里程碑。未來十年,非化石能源將首次成為增量能源需求的主力。預計2020-2030年,我國能源消費總量將增長20%。其中,非化石能源是滿足增量需求的關鍵,預計非化石能源占一次能源比重將從16.4%上升到26.0%,其中光伏、風電未來發(fā)展的潛力最大!
然而,隨著新能源滲透率的不斷提升,未來五年全球半數(shù)區(qū)域將面臨弱電網問題,并網穩(wěn)定性要求將持續(xù)提升。當前,光伏與傳統(tǒng)能源在對電網的支撐能力上仍存在顯著差距,儲能技術作為靈活性資源,可以為電力系統(tǒng)提供調頻、調峰等服務,助力新能源從適應電網走向增強電網。光伏若要成為主力能源,光儲融合是必然趨勢。由此可見,儲能已成為必要的使能技術,是提升清潔能源利用效率,保障電網安全運行,實現(xiàn)源網協(xié)調發(fā)展,助力能源清潔轉型的重要支撐。
隨著全球電氣化進程的加速推進,電力需求將持續(xù)上升。據(jù)國際可再生能源屬(IRENA)預測,到2050年全球每年發(fā)電量將達5.5萬TWh,其中可再生能源占比達到86%;總裝機量將達2萬GW,其中光伏裝機量達到8510GW,風電裝機量達到6044GW,占比達72.8%。光伏將會成為未來絕對的主力能源。
由于風能、太陽能等可再生能源發(fā)電具有不連續(xù)、不穩(wěn)定、不可控的特性,可再生能源大規(guī)模并入電網會給電網的安全穩(wěn)定運行帶來嚴重沖擊,將儲能應用到輸配電領域,參與調頻、電壓支撐、調峰、備用容量無功支持、緩解線路阻塞、延緩輸配電擴容升級和作為變電站直流電源,可以很好地緩解新能源并網帶來的一系列問題。其中,在新能源功率輸出平抑、計劃出力跟蹤等應用場景下,儲能將配置在新能源發(fā)電側;在電網頻率調整、網絡潮流優(yōu)化等應用場景下,儲能將配置在輸電側;在分布式、移動式儲能等應用場景下,儲能將配置在配電側。因此,儲能技術是推進可再生能源的普及應用,實現(xiàn)節(jié)能減排的關鍵核心技術。
現(xiàn)有的儲能方式主要有物理儲能、電磁儲能、電化學儲能三大類技術路線。國內、國外常采用的儲能方式是抽水儲能、電化學儲能方案。但抽水儲能受地理條件的影響,不適合大規(guī)模推廣應用,因此在光伏發(fā)電領域,電化學儲能是業(yè)內主流設計方案。
在市場應用方面,電化學儲能主要是以鋰離子電池儲能為主導,鉛蓄電池儲能次之,其余如液流電池、超級電容、鈉硫電池等發(fā)展速度也很快。
在光伏發(fā)電領域,從光伏配備的儲能來看,集中式地面電站、分布式電站和家用光伏電站對于儲能的需求都各有差異。其中,分布式光伏電站較多采用鉛酸電池,因其成本低,前期投資少;集中式地面光伏電站、家用光伏電站多采用鋰電池儲能;其余電化學儲能方式如液流電池、超級電容、鈉硫電池也有少量應用。
根據(jù)CNESA統(tǒng)計,截至2019年底,中國已投運與光伏配套的儲能項目(含熔融鹽儲熱項目)累計裝機規(guī)模為800.1MW,與集中式光伏電站相配套的裝機規(guī)模為625.1MW。其中,新增投運光儲項目的裝機規(guī)模為320.5MW,同比增長16.2%。
“十四五”期間,隨著更多利好政策的發(fā)布,電化學儲能應用的支持力度逐步加大,市場規(guī)模將不斷增加。截止當前,山西、寧夏、青海、內蒙古、貴州等18個省份已發(fā)布新能源配置儲能方案,“光伏+儲能”也將成為未來光伏電站開發(fā)的主流模式。
在電化學儲能方面,2017-2020年間,國內鋰電儲能占新增電化學儲能的比例從51%上升到99%,鋰電池儲能技術將成為未來主流儲能技術。據(jù)業(yè)內機構預測,至2025年年底,電化學儲能市場的裝機規(guī)模將超過24GW。
盡管儲能技術近幾年不斷發(fā)展,但當前LCOS(平準化儲能成本)還不具有很強的競爭力,儲能市場仍面臨許多挑戰(zhàn)。其中主要問題有:儲能產品安全性低、效率低、壽命短、運維難等。
面對行業(yè)內的困難與挑戰(zhàn),儲能技術的創(chuàng)新是關鍵突破口。受組串式光伏逆變器的啟發(fā)——即“組串式”相比“集中式”逆變器,通過多路MPPT精細化管理,最大程度減少組串間的失配影響,提升系統(tǒng)發(fā)電量。組串式無論是在故障率、系統(tǒng)安全性還是運維效率方面都更占優(yōu)勢,成為行業(yè)主流。因此,借鑒相似思路,智能組串式儲能系統(tǒng)解決方案出現(xiàn)。
作為光儲融合發(fā)電的關鍵一環(huán),儲能系統(tǒng)需具有電網調頻、電壓支撐、削峰填谷、備用容量無功支持等多種復雜功能,給其智能化技術提出了更高的要求。而隨著技術創(chuàng)新和ICT智能化技術的應用,儲能市場面臨的系統(tǒng)安全、系統(tǒng)效率、電池壽命、運維難度等諸多問題都會迎刃而解。更為關鍵的是,智能組串式儲能解決方案通過對儲能系統(tǒng)進行“組串式”、“智能化”、“模塊化”的創(chuàng)新設計,可對能量進行更精細化的管理,產生更多放電量,達到LCOS最優(yōu),最終助力實現(xiàn)從光伏平價邁向光儲平價。