混合儲能充分利用了不同儲能技術的長處,通過能量型和功率型的結合、長時和短時儲能的互補,提升系統性能,實現了“1+1>2”的效果。
6月29日,江蘇華電灌云200MW/400MWh儲能項目順利并網,標志著江蘇省規模最大的混合儲能項目正式投運。
項目位于江蘇省連云港市灌云縣灌西鹽場東北圩境內,作為江蘇省電力“715保供”的重點項目之一,該項目由華電江蘇望亭發電廠開發建設和運營,采用磷酸鐵鋰儲能與全釩液流儲能相結合的混合儲能模式,配套建設220kV/110kV升壓站。據反饋,該混合儲能能夠有效提升多元儲能出力與負荷精準控制,提高電站的供電可靠性和穩定性。
混合儲能在功能的優越性,已經在政策層面得到了重視。
其中,國家能源局于4月發布了《電力系統新型儲能電站規劃設計技術導則》,鼓勵采用混合儲能技術以應對電力系統對靈活性的高需求。
另外,工業和信息化部在11月6日公開征求對《新型儲能制造業高質量發展行動方案》(征求意見稿)的意見,明確提出鼓勵結合應用需求探索開發多類型混合儲能技術。
在項目示范方面,根據國家能源局年初發布的《新型儲能試點示范項目名單》,共有56個項目被選中,其中包括山東省利津縣的795MW/1600MWh、山西省朔州市平魯區的100MW/200MWh、新疆維吾爾自治區哈密市伊州區的256.5MW/1000MWh等8個混合儲能項目,占比達到14%。
值得一提的是,除了兩種技術路線混合外,三種技術路線混合儲能也很常見。
例如,2022年8月19日投運的內蒙古霍林郭勒市的混合儲能項目,儲能部分由1MW/6MWh鐵-鉻液流電池儲能系統、1MW/2MWh液冷鋰電池儲能系統和1MW/0.2MWh飛輪儲能系統三套不同系統組成。
這些項目不僅展示了混合儲能技術的多樣性和復雜性,也標志著儲能技術在提高效率和解決單一技術短板方面的“新思路”。
混合儲能為何高效?
混合儲能之所以高效,主要得益于多種技術路線的互補,從而分散了總體分險,提高了綜合效率。
混合儲能系統通過結合多種儲能技術,如電池和超級電容,可以充分利用各自的優勢。電池儲能具有高能量密度和較長的儲能時間,而超級電容則具有極高的充放電速度和功率密度。這種組合可以在能量密度和功率密度之間取得平衡,同時提高系統的循環壽命和穩定性。
一般來說,混合儲能系統可以具有多種功能,例如提供備用電源、頻率調節、峰值削減等。通過合理設計和控制,可以在不同的應用場景中靈活調整各種儲能技術的使用,從而最大限度地提高系統的整體性能和經濟性。
再加之,混合儲能系統可以降低單一技術帶來的風險,提高系統的可靠性和穩定性。如果某種儲能技術發生故障或失效,其他技術仍然可以繼續提供能源存儲和釋放功能,從而保障系統的正常運行。
總體而言,通過合理設計和優化控制策略,混合儲能系統可以實現更高的能量轉換效率和系統效率。將各種技術的優勢相結合,可以最大限度地提高能源的利用效率,降低系統的能量損耗和運行成本。
對整個儲能項目而言,混合儲能系統中對電池系統使用次數及充放電倍率的降低,可以大幅提升系統的安全性和可靠性,從而延長整體設備的使用壽命,減少維護成本。
此外,理論上來講,混合儲能有助于降低系統成本,兩個或多個儲能系統可以共享大部分相同的電力電子和電網連接硬件設備,降低初裝成本及維護成本。
混合儲能系統通過結合不同類型的儲能技術,如鋰電池、液流電池、超級電容等,從而提高收益。
混合儲能系統通過優化功率分配,根據不同儲能技術的特性和需求進行合理配置。例如,超級電容因其快速響應特性,適合用于短期快速調節;而鋰電池則適合用于長時間能量儲存。通過這種分層功率協調分配策略,可以有效提高系統的整體性能和響應速度。
在商業模式嘗試方面,混合儲能系統可以通過參與電力輔助服務市場,如調頻服務,獲得額外的收益。例如,通過提供快速調節服務,幫助電力系統維持頻率穩定,可以獲得相應的補償。
當前,各地政府和企業通過示范項目和推廣,不斷驗證和優化混合儲能系統的性能和收益。
混合儲能的卡點和堵點
混合儲能技術的商業化進程正在加速發展,且已經在一些地區開始示范和并網。
根據最新的信息,混合儲能項目在新疆、山西、內蒙古、湖北等地積極推進。這些項目通常采用磷酸鐵鋰與其他技術類型的組合,如飛輪儲能、液流電池儲能等。
具體來說,山西省已經備案了多個混合儲能項目,總規模超過1699.8MW/837.29MWh,其中以磷酸鐵鋰+飛輪儲能的項目最多。此外,新疆的巴里坤項目也是一個重要的混合儲能試點,該項目配置了多種儲能系統,包括磷酸鐵鋰電池、全釩液流電池和鈉離子電池。
目前,液流電池和鋰電池混合儲能站的建設已取得較大進展,其中“磷酸鐵鋰+全釩液流電池”的混合儲能站建設項目最多。例如,新華烏什500MW/2000MWh 構網型儲能項目,分別采用磷酸鐵鋰電池和全釩液流電池。
盡管混合儲能技術在示范項目中已經取得了一定的進展,但要實現商業化仍需要克服一些挑戰。其中包括:
一是技術性能和管理復雜性,混合儲能系統涉及多種技術,管理復雜,EMS調度難度大。
二是經濟性和成本仍存在較大難題,不同儲能技術的成本差異可能導致整體系統成本較高,需要進一步的技術優化和成本控制。
三是市場和政策環境仍不明顯,需要更明確的商業化模式和政策支持,包括補貼、稅收優惠等。
總體來看,混合儲能技術距離商業化可能只有一步之遙,特別是在政策支持和市場需求的推動下。隨著技術的不斷完善和成本的進一步降低,預計混合儲能將在未來幾年內在特定市場領域內實現更廣泛的商業化應用。
為了進一步突破混合儲能的商業化,關于混合儲能的技術仍在技術突破。國家知識產權局信息顯示,云南電網電科院申請一項名為“用于混合儲能系統的 SOC 控制方法、系統、存儲介質及設備”的專利。該發明通過優化混合儲能系統的調頻性能和儲能管理,提升電力系統穩定性和經濟性,能夠適應未來電網發展趨勢。
針對混合儲能發展,廈門大學中國能源政策研究院副教授吳微給出三方面建議:“一是加大對混合儲能的支持力度。通過示范項目擴大各類儲能的裝機規模,加快各類儲能技術商業化進程;二是增強對混合儲能的研發支撐。鋰離子電池的快速發展,得益于數十年的技術積累。需要增強基礎研究投入,加快技術積累進程;三是完善對混合儲能的政策引導。可以采取對配置混合儲能的新能源發電項目進行優先并網等政策,增加應用的激勵。”