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電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)成熟，建設(shè)周期短，功率和能量可根據(jù)不同應(yīng)用需求靈活配置，充放電響應(yīng)速度快，可應(yīng)用于多種場合。電化學(xué)儲(chǔ)能在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻中應(yīng)用廣泛。

類型及特點(diǎn)

電化學(xué)儲(chǔ)能主要通過電池內(nèi)部不同材料間的可逆電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化，通過電池完成能量儲(chǔ)存、釋放與管理。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)成熟，不受地域限制，適合大規(guī)模應(yīng)用和批量化生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景好。電化學(xué)儲(chǔ)能在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻中應(yīng)用廣泛，覆蓋了電廠側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，運(yùn)行控制簡單，可以實(shí)現(xiàn)無人操作。

用于電網(wǎng)儲(chǔ)能的電池主要有鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池、液流蓄電池、鈉硫蓄電池等。

鉛酸電池和鋰電池屬于固態(tài)電池，對場地?zé)o特殊要求，使用靈活。近年來出現(xiàn)的鉛炭電池在壽命和性能方面得到了較大提升。鋰電池是目前應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能電池，我國在鋰電池上具有一定的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，近年來隨著工藝的不斷改進(jìn)和產(chǎn)量的增加，單位價(jià)格不斷下降。電池的梯次利用技術(shù)為降低電池全壽命成本提供了有價(jià)值的思路和手段。在電池成本和循環(huán)壽命短期無法取得革命性突破的情況下，電池梯次利用技術(shù)從另外的角度延長了電池的使用壽命，降低了其價(jià)格壽命比，充分挖掘了電池價(jià)值。

鉛酸蓄電池（鉛酸電池）

優(yōu)點(diǎn)

發(fā)展時(shí)間長，技術(shù)比較成熟，可以大規(guī)模生產(chǎn)，原材料豐富，成本較低，使用安全。

不足

電池中使用的鉛是重金屬，對環(huán)境有污染；電池壽命短，能量密度低。

最早應(yīng)用的一種蓄電池。廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，是風(fēng)電場和光伏電站的重要組成部分，可用于電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)平和穩(wěn)定控制。

鋰離子蓄電池（鋰離子電池、鋰電池）

優(yōu)點(diǎn)

放電電壓穩(wěn)定，能量密度大，壽命長，自放電率低，無記憶效應(yīng)。不含有毒的重金屬，對環(huán)境無污染。

不足

成本較高，運(yùn)行溫度較高，大容量集成的技術(shù)難度大。

由日本索尼公司于1991年研制成功。鋰電池是目前應(yīng)用最廣的儲(chǔ)能電池。

全釩液流電池

優(yōu)點(diǎn)

污染小，壽命長，能量效率高，蓄電容量大，可實(shí)現(xiàn)快速充放電，適用于規(guī)?；瘍?chǔ)能。

不足

成本相對較高。

全釩液流電池是液流蓄電池最常見的形式。發(fā)展比較迅速，美國、日本、歐洲等都有所應(yīng)用。

鈉硫蓄電池（鈉硫電池）

優(yōu)點(diǎn)

比能量高，可大電流、高功率放電，便于模塊化制造、運(yùn)輸和安裝，建設(shè)周期短，可根據(jù)用途和建設(shè)規(guī)模分期安裝。

不足

工作溫度為300～350攝氏度，需要采取一定的加熱保溫措施，另外過充時(shí)很危險(xiǎn)。

比較成熟的儲(chǔ)能電池。用作UPS應(yīng)急電源、電能質(zhì)量調(diào)節(jié)等。

江蘇鎮(zhèn)江儲(chǔ)能電站示范工程

為緩解江蘇鎮(zhèn)江東部地區(qū)2018年夏季高峰期間供電壓力，國網(wǎng)江蘇電力結(jié)合電化學(xué)儲(chǔ)能電站建設(shè)周期短、布點(diǎn)靈活的優(yōu)勢，在鎮(zhèn)江東部地區(qū)實(shí)施儲(chǔ)能項(xiàng)目。2018年7月，我國首個(gè)10萬千瓦級電池儲(chǔ)能電站在江蘇鎮(zhèn)江正式并網(wǎng)投運(yùn)，該電站是當(dāng)時(shí)世界規(guī)模最大、功能最全、響應(yīng)最快的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站。

儲(chǔ)能電站在大港、丹陽和揚(yáng)中共8個(gè)站址，其中大港新區(qū)3個(gè)站址，分別是大港儲(chǔ)能電站、五峰山儲(chǔ)能電站和北山儲(chǔ)能電站；丹陽2個(gè)站址，分別是建山儲(chǔ)能電站、丹陽儲(chǔ)能電站；揚(yáng)中3個(gè)站址，分別是三躍變儲(chǔ)能電站、長旺儲(chǔ)能電站和新壩儲(chǔ)能電站。本期建設(shè)規(guī)模共101兆瓦/202兆瓦時(shí)。

并入電網(wǎng)的儲(chǔ)能電池需要具備良好的充放電快速響應(yīng)能力及較高的充放電轉(zhuǎn)換效率。國內(nèi)主流的電化學(xué)儲(chǔ)能電池技術(shù)路線主要有磷酸鐵鋰電池、鉛炭電池、鉛酸電池等。磷酸鐵鋰電池具有能量密度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢。結(jié)合調(diào)峰需求，該電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站采用磷酸鐵鋰電池技術(shù)。

儲(chǔ)能電池的現(xiàn)場安裝采用預(yù)制艙式的設(shè)計(jì)方案。該方案可大幅縮減工程土建施工、電池接線和安裝調(diào)試的工期。同時(shí)，預(yù)制艙作為可移動(dòng)設(shè)備，今后還可隨電網(wǎng)運(yùn)行應(yīng)急的需要進(jìn)行靈活調(diào)配。

這個(gè)大型的城市電網(wǎng)“充電寶”，儲(chǔ)存的電能相當(dāng)于一個(gè)20萬千瓦的中型發(fā)電廠1小時(shí)發(fā)的電，可以同時(shí)滿足17萬戶居民的用電需求。該儲(chǔ)能項(xiàng)目可以在用電低谷時(shí)充電儲(chǔ)能，用電高峰時(shí)釋放電能，突發(fā)故障時(shí)提供備用電源，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支撐。

山東口鎮(zhèn)綜能儲(chǔ)能電站

口鎮(zhèn)綜能儲(chǔ)能電站是國網(wǎng)山東省電力公司與山東省能源局“黨建聯(lián)創(chuàng)·智慧能源”試點(diǎn)項(xiàng)目。儲(chǔ)能電站利用3542只修復(fù)后的電網(wǎng)退運(yùn)電池作為儲(chǔ)能單元，分組置于三個(gè)獨(dú)立電池艙，經(jīng)逆變升壓后通過35千伏匯能線并網(wǎng)。

儲(chǔ)能電站位于山東省濟(jì)南市萊蕪區(qū)口鎮(zhèn)桃花峪35千伏勁能光伏電站廠區(qū)內(nèi)，一期建設(shè)規(guī)模1.6兆瓦/3.2兆瓦時(shí)，于2020年9月29日正式投運(yùn)。該電站是山東省首個(gè)電化學(xué)獨(dú)立儲(chǔ)能電站，也是全國首個(gè)利用電網(wǎng)退運(yùn)電池建成的儲(chǔ)能電站。電站配備電池管理、繼電保護(hù)、調(diào)度通信、艙儲(chǔ)溫控、防雷、消防等系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)行狀況，保障電站安全。

該儲(chǔ)能電站采用傳統(tǒng)規(guī)格+特殊訂制集裝箱，設(shè)計(jì)使用兼容各種型號退運(yùn)電池的耐腐蝕電池支架；采用組串式儲(chǔ)能變流器，實(shí)現(xiàn)各電池簇支路獨(dú)立高效運(yùn)行；開發(fā)儲(chǔ)能電站退運(yùn)電池管理系統(tǒng)，保障儲(chǔ)能電站退運(yùn)電池穩(wěn)定運(yùn)行；開發(fā)儲(chǔ)能電站能量管理控制系統(tǒng)，進(jìn)行儲(chǔ)能電站綜合管理和指令下發(fā)。

退運(yùn)電池再利用實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。電網(wǎng)退運(yùn)電池的修復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)“化廢為利、變害為寶”，減少了鉛酸蓄電池及再生鉛循環(huán)，有效降低鉛類組分對環(huán)境造成的污染，助力綠色環(huán)保。

參與調(diào)峰調(diào)壓，保障大電網(wǎng)安全。儲(chǔ)能電站是個(gè)“多面手”，可以作為電網(wǎng)的“穩(wěn)壓器”，快速參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)壓，保障電網(wǎng)安全；在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)充電，電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)放電，對電網(wǎng)削峰填谷、提升電能質(zhì)量、調(diào)節(jié)電力供需平衡具有積極意義。

【專訪】

圍繞電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及工程應(yīng)用情況，《亮報(bào)》對國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院設(shè)計(jì)中心副主任李妍進(jìn)行了專訪。

《亮報(bào)》：從目前電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展情況來看，還需要實(shí)現(xiàn)哪些方面的技術(shù)攻關(guān)？

李妍：首先，應(yīng)進(jìn)行儲(chǔ)能設(shè)施運(yùn)維管控標(biāo)準(zhǔn)體系的研究。建議在國家和行業(yè)層面，加快研究出臺儲(chǔ)能系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理審批、建設(shè)施工、運(yùn)營維護(hù)等各環(huán)節(jié)統(tǒng)一的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，從行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的頂層設(shè)計(jì)上保證儲(chǔ)能的健康可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，要加強(qiáng)對儲(chǔ)能電站主動(dòng)預(yù)警技術(shù)的研究。目前市場上電池廠家眾多，產(chǎn)品良莠不齊，缺少海量數(shù)據(jù)的有效利用和深度分析，需要開展電池狀態(tài)分析和預(yù)判技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)電池運(yùn)行維護(hù)提前判斷、故障及早排查。此外，在儲(chǔ)能電站安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系研究方面，應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)能電站技術(shù)方案、規(guī)模等級、應(yīng)用特征、設(shè)備選型、安防措施、運(yùn)行管理等，建立全要素風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系，開展儲(chǔ)能電站風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和隱患識別。

《亮報(bào)》：為保障電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全，應(yīng)重點(diǎn)做好哪些方面的工作？

李妍：主要有三方面的工作需要重點(diǎn)關(guān)注。一是加強(qiáng)儲(chǔ)能電站安全消防的事前管理。從規(guī)劃建設(shè)、設(shè)備準(zhǔn)入、運(yùn)維監(jiān)控等方面采取預(yù)防性手段，提升項(xiàng)目建設(shè)安全等級。在儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，強(qiáng)化儲(chǔ)能電站安全消防驗(yàn)收和監(jiān)管力度，提升安全消防設(shè)計(jì)等級，同時(shí)做好標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和安全培訓(xùn)工作，做到防患于未然。二是加強(qiáng)儲(chǔ)能電站單體電池狀態(tài)管控。對單芯電池的管理，需要管理到每一個(gè)電芯的溫度、電壓、電流，每一個(gè)電芯的SOC（剩余電量）、SOH（電池極限容量大?。┘皟?nèi)阻變化，從電池狀態(tài)控制管理，深化到對每個(gè)電芯的實(shí)時(shí)狀態(tài)感知進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和及時(shí)告警，從最小的模塊著手來保障儲(chǔ)能電站的安全性。三是提升儲(chǔ)能電站防火滅火管控力度。通過建立精準(zhǔn)高效的防火滅火策略，及時(shí)探測捕捉電池早期熱失控的預(yù)兆，把電池失火概率降到最低。同時(shí)，要建立有效的熱管理和防爆通風(fēng)策略，采用防止電池?zé)崾Э財(cái)U(kuò)散及復(fù)燃的滅火技術(shù)，在儲(chǔ)能電站失火時(shí)確?；馂?zāi)發(fā)生范圍不擴(kuò)散、已滅火的區(qū)域不復(fù)燃，保障儲(chǔ)能電站的防火滅火效率維持在一個(gè)較高的水平。 

原標(biāo)題:話說儲(chǔ)能︱?qū)ＴL國網(wǎng)江蘇電力經(jīng)研院設(shè)計(jì)中心李妍