熱文：上海電科院張宇：新型儲能技術在電力轉型過程中使命

5月24～26日，由工業和信息化部節能與綜合利用司與國家能源局能源節約和科技裝備司聯合指導，中國化學與物理電源行業協會主辦并聯合240余家機構共同支持的第十三屆中國國際儲能大會在杭州召開。

(資料圖片僅供參考)

來自行業主管機構、國內外駐華機構、科研單位、電網企業、發電企業、系統集成商、金融機構等不同領域的1011余家產業鏈供應鏈企業，5417位嘉賓參加了本屆大會，其中245家企業展示了儲能產品，可謂盛裝出席，涵蓋系統集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產業鏈。

5月25日上午，國網上海市電力公司電力科學研究院高級技術專家張宇受邀在新型儲能系統集成解決方案專場分享了主題報告，報告題目為《儲能技術助力能源低碳化轉型》。以下是報告主要內容：

張宇：大家知道“雙碳”目標提出之后，整個國家面臨能源轉型，用非化石能源代替常規火電、燃氣機組，也提出了新型電力系統建設的目標，和新型電力系統一脈相承，我們認為新型儲能(除抽水蓄能以外的其他儲能形式)具有很好的應用前景。我們也關注到學會是化學與物理學會，去年、前年我們這邊牽頭寫了儲能術語的標準，儲能按技術類別分類的話，就是按物理儲能和化學儲能來分的。我們這個協會也是基本上囊括了新型儲能系統所有的形式，我也看了一下，報告人里有來自電網的企業，有發電的企業，更多是一些廠商，大家關注儲能在未來新型電力系統應用，儲能在未來將發揮積極的作用。這次參加會議一個是分享我們在新型儲能方面個人的體會和認識，更多是向同行學習的。

我今天就做一個開場報告，算拋磚引玉，可能是從比較宏觀的視角看一下新型儲能技術在電力轉型過程中一些使命，包括它的一些作用。

這是我個人工作的履歷，最早從2007年開始就承擔國家科技支撐計劃的項目，做的是比較小眾的電池，鈉硫電池，這個照片是2009年我和溫老師到科技部參加了“十大科技進展新聞”的頒獎儀式，后面更多關注儲能在并網的應用方面，做的試驗能力建設，包括車網互動、新能源消納方面的一些國家級科技項目。從2017年開始換了一個賽道，做一些國際標準的創制工作。

今天的報告大概分三個方面：一是從能源轉型角度看一下儲能應用的需求；二是大概剖析一下所謂新型儲能設定的關鍵技術；最后是到2030年前儲能發展路徑做一些初步的展望。

一、儲能應用需求

我們知道新型儲能再往上溯源的話是新型電力系統，新型電力系統再往上一層就是能源轉型，“雙碳”，碳中和，到2030年碳達峰，到2060年碳中和。我們國家和發達國家相比，發達國家已經碳達峰了，走在碳中和的路上，所以說我們未來在30多年時間要完成兩個使命：碳達峰、碳中和。我們知道要實現碳中和的目標，或者碳達峰，相當一部分的使命是要實現能源的轉型。能源轉型是兩個方面：一是所謂發電端，用非化石能源代替化石能源，非化石能源逐步成為主力電源，第一大電源。二是用電端，更多提高用電在終端用能的比例，所以電力是能源轉型一個中心環節。

我們知道新能源接入之后，我們管電網調度運行，對這個還是有比較深刻的認識，我們知道新能源是以風電和光伏為主，它們是靠天吃飯，它們具有隨機性和波動性，精準預測也是業界的一個難題，實際上也是很難做到完全精確的來預測。我們電力系統主要的特征還是沒有變，是發電用電功率實時平衡的，所以說在發電端增加了很多不確定性。原來我們這邊所謂“源隨荷動”，靠主力電廠調一下就能滿足負荷波動的需求?，F在在源側增加了很多不確定性，我們怎么破這個局呢，還是電力系統里要增加很多靈活性資源。靈活性資源就是具有向上向下功率調節的能力，所以說新型電力系統下一個重要的命題就是規劃運行大量的靈活性資源。

這是我們美國同行做的一個報告，我把里面其中一頁摘出來。未來在低碳的能源系統里，我們國內叫新型電力系統，國外叫低碳電力系統。在所謂發電端、輸配電端、用戶端，包括儲能是源網荷儲泛在的。國外還有電力市場、電力輔助市場，因為運營商在這6個層面都有一些調節能力，所以未來在新型電力系統，或者低碳化的能源系統里是要很好的把這6個層面靈活性資源組合起來。儲能是其中一個方面，因為儲能在新型電力系統可以承擔重要的一些使命，但這些使命是跟其他靈活性資源配合一起來完成的。

這里是儲能的類別，也是很多，電化學現在在新型電力系統里最活躍的一個分支，其他大家熟悉的還有飛輪儲能，還有超級電電容器儲能，還有壓縮空氣的儲能，抽水蓄能是常規的。還包括儲氫、儲熱。

儲能的應用場景在源網荷側都可以找到一些典型的應用場景，包括在綜合能源方面也有一些應用場景。隨著新型電力系統的建設，儲能很緊密融入到源網荷側，這個界面越來越模糊，本身新型電力系統源網荷的界限也會越來越模糊。

二、新型儲能涉及的關鍵技術

儲能要有一個儲能的介質，我們叫儲能的載體，所以本體技術是一個關鍵。現在很多集成依托于一個本體開展后端的并網，包括能效管理，包括上網交易，后面成套集成的?，F在電網里對靈活性資源的調節需求有短時高頻，有中短時長，有長時低頻，應該說在每一個電力對靈活性資源的需求都有它適用的技術，所以未來還是在三個時間尺度上尋找一些，或者開發一些，完善一些現在市面上能看到到的技術。當然也可以以一些指標來衡量，淡化技術的屬性，從我們最后投資電網的角度來看它應該達到什么樣的水平，一般認為循環壽命大概1.5萬次，整個系統轉化效率90%，采購成本是低于1塊錢每瓦時，度電成本，全生命周期的做到2毛，現在更激進的做到1毛的也有。這幾年國縱項目里有考核指標，我記得2毛，甚至有1毛的?，F在大家關注的技術也比較多，在右下角也列出一些，整個業界比較關注的技術。

并網技術，完成儲能介質里存儲的能量，和整個新型電力系統對靈活性資源調節這么一個連接的紐帶和橋梁，它也很關鍵。一般電化學里是做一個直流到交流的變換，變換的拓撲也比較多，可能對電力電子比較了解，大概有5-6種典型的拓撲。這里給出的是這兩年大家關注度比較高的，尤其在大儲能項目里會比較多考慮來用高壓級聯技術。高壓級聯類似高壓直流輸電，用的級聯的方式，在電池端通過一個DC/DC隔離式的把它串起來，好處是可以取消升壓或者隔離的變壓器，整個系統具有更高的能效指標和響應速度。

還有一個大家比較忽略的，信通技術也是很關鍵的應用。根據不同的應用，它可以采取不同的通信載體，網關可以設置在不同的地方，這里給出了美國電科院的報告，甚至不同層面的應用都有不同的通信方案，包括網關都設置在最合理的地方。

還有運營階段涉及到調控技術，一個是設備層面的調控，另外是側重于應用層面的調控。這里給了設備層面的調控技術，也是我們最近一個合作伙伴，上海交大李睿教授這兩年在做的分割管控技術，就是在電池端串一個小的PCS，把簇間電壓調到一致，將來運行增加了很多靈活性。它有弱電池，也可以比較一致在簇這個層面一致。這個技術大家可以關注一下，會稍微增加一些成本，運行的可用率會顯著得到提升。

還有安全技術，我們知道安全怎么強調都不為過的。國內比較有名的“大紅門”，韓國同行從2017年開始，現在已經有30多起火災事故了。我個人也在從事IEC國際標準創制工作，有時候開會韓國同行也會分享他們的事故分析。我感覺如果讓我們去分析的話稍微有點臉紅，可能韓國他們已經習慣了這個事情。我感覺安全技術是一個大安全的概念，從本體的安全到設備、系統級的安全，我們在各個層面都要采取相應的措施，最后實現一個應用級的安全。

三、儲能發展路徑

最后和大家匯報一下儲能的發展路徑，規劃還是很重要的，什么事情都是靠規劃引領驅動的。我們國家層面有規劃，至少到2030年、2050年對新型儲能發展都提出了明確的目標。地方層面要很好對接國家的規劃，制定省域儲能的專項規劃。我給了兩個例子：一個是山東的，一個是浙江的，應該說屬于發力比較晚，但后面會走的比較快，因為這兩個省經濟的體量還是比較大的，未來有很大的發展空間。

還有我們關注新型電力系統，很多都是從“碳視角”，常規的電力系統是“電視角”，所以未來新型電力系統還是要以電碳耦合的視角來看儲能。這里右邊給了一張圖，不同的達到減碳目標，儲能應該達到什么樣的規模，或者要消減，要達到什么樣的比例，這也是一個有趣的視角。做這樣的研究也很好，我們可以宏觀角度預判一下大概要達到未來不同的階段，儲能的發展規模應該是多少?？偟纳鐣杀臼嵌嗌?，在電交易、碳交易的市場給儲能一個合理的回報。如果“電碳耦合”的話，是有助于在儲能投資價值臨界點附近的地方，起到助推的作用。意味著將來儲能系統除了電市場的交易，未來還可能會有碳市場的交易?？梢约铀偻顿Y回升過程。

還有標準體系也很重要，尤其涉及到系統集成，最后系統集成變成廠家的解決方案，最后從用戶的角度還是希望通過標準約束引領整個應用場景是怎么樣的，它去找標準，看看有哪些適用的技術，典型的接入方案是什么樣，應該說整個國家層面現在電力儲能標準體系的建設處于干得熱火朝天，因為本人也是儲能國標委的委員，經常會犧牲周末時間參與標準的討論和審查，大家也可以關注一下。尤其是我們做產品開發的，更多要關注這些標準，因為這些標準會對設備提很多要求，對并網的管理提很多要求。

除了規劃就是配置，剛才我們說了源網荷側有很多典型的應用，怎么樣配置，我個人一個理解就是“抓大聚小”，所謂在電力系統整個能源的轉型是在大電網層面和配用電層面，兩個方向同時進行，所以儲能的配置也要依附于這兩個大方向。抓大，在大電網層面利用海上風電，包括常規火電廠靈活性資源提升，包括儲能，包括負荷的需求響應，把它很好的結合起來提供一個全網的靈活調節能力，甚至提供一個主動支撐的能力，這是所謂的抓大。聚小，我們這邊分布式光伏+充電站+區域配電網聯合起來，會形成一個光儲充臺區變以下的，或者一個供電片區里能源供給的優化，所以說儲能應該是靈活配置在大電網層面和配用電層面，所謂抓大聚小。

還有商業模式也很重要，這幾年有共享儲能說的比較多，儲能也是一個比較好的再保險的產品。共享儲能有什么好處呢，個人理解有兩個：一是共享之后合并了儲能需求，可以減少儲能的規?？偭俊Ｒ驗閺埲步?，李四也建，張三、李四合建之后就不是1+1=2，1+1規模1.8就=2了。二是儲能的運營管理還是有比較強的專業性，不是一般人能玩得動的，共享儲能一般具備這個專業知識，可以很好的管理儲能系統，而且他自己投資，他心疼這個錢，會把這個系統管得好好的。

最后借用上海曾經的主力電廠，楊浦發電廠。上海楊浦發電廠最早是30萬機組，也是在上海2000年前后一輪電源側的改革，“上大壓小”，老機組退出來，把發電份額讓出來，讓給100萬的超超過臨界，排放更好的機組。未來能源轉型，是我們看到的風電、光伏代替常規老的發電技術。當然未來在轉型過程中儲能也可以找到很多發展的機會，我們用這句話傳遞出未來新型電力系統美好未來。

謝謝大家，開場報告也是拋磚引玉，期待后面嘉賓做更精彩的介紹和演繹。

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