网络光伏发电系统储能应用场景

储能技术在新能源电站的应用场景主要包括削峰填谷、能量转移、跟踪计划输出、稳定波动、调峰、调频、电压支撑、新储能技术户外实证、混合储能等。此外，《电力系统安全稳定指南》（GB38755-2019）要求电源在电力系统中为系统提供必要的惯性。

2储能设备选型

根据储能形式的不同，储能技术可分为机械储能、电磁储能、储热储能、化学储能和电化学储能。

2.1机械储能

2.1.1抽水蓄能（PHS)

抽水蓄能利用水作为储能介质，通过电能与势能的相互转化，实现电能的储存和管理。它具有技术成熟、响应速度快的优点；但由于选址困难，对地形地质等条件要求较高，需要水源，不适合光伏电站使用。

2.1.2压缩空气储能（CAES)

CAES主要利用电网负荷低时的剩余电压缩空气，形成高压压缩空气储存在高压密封设施中，在用电高峰释放，驱动燃气轮机发电。它具有储能时间长、使用寿命长、旋转惯性大等优点，但响应速度慢，能效低，对大型储气室和化石燃料有依赖性。CAES适用于大型储能需求场景。

2.1.3重力储能

重力储能用重力引起的位能储存能量。当电力过剩时，驱动电机将重物吊到高处，当需要电力时，再利用重物下降的力量驱动发电机发电。新型重力储能主要包括水介质型、基于结构高度差、基于山体落差和基于地下竖井的重力储能系统。重力储能具有寿命长、原理简单等优点，但选址要求高、能量密度低，容易造成并网光伏系统中光伏组件的阴影遮挡，影响光伏系统的发电。根据技术现状，不适用于并网光伏系统。

2.1.新型抽水压缩空气储能

西安交通大学提出了新型抽水压缩空气储能（PHCA),PHCA集成了抽水蓄能（PHS）以及压缩空气储能（CAES）特点。与PHS相比，PHCA不需要建造大坝；与CAES相比，PHCA采用高效水泵代替传统压缩机储能，采用高效水轮机代替传统气体透平释能，运行时趋于等温压缩和等温膨胀。储能前，压缩机或高压气瓶将水气共容腔充气至预定压力；储能时，高压水泵克服水气共容腔内外压差，向共容腔注水，使水位升高，从而在储能容器内压缩高压气体，实现抽水储能；发电时，高压气体借助水推动水轮发电机组发电。PHCA具有使用寿命长、无需加热、旋转惯量大等优点，但储能空间的选择可能有限，能源效率和技术成熟度低。

2.2电磁储能

2.2.1超级电容器

2.2.1.1双电层电容器

正负离子分别吸附在固体电极和电解质之间的表面，导致两个固体电极之间的电势差，从而实现能量储存。它具有寿命长、功率密度高的优点；但能量密度低，自放电率高，应用于并网光伏发电系统，受PCS电压范围影响，不能深度充放电。

2.2.1.2法拉第假电容器

在电极表面活体相中的二维或三维空间中，电极活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附或氧化还原反应，产生与电极充电电位相关的电容。它具有高比电容、高比容量、高能量密度的优点，但其可逆性和循环性能相对较差，技术成熟度较低。

2.2.1.3混合超级电容器

一极采用传统电池电极，通过电化学反应储存和转化能量，另一极是通过双层储存能量的超级电容器，具有双层电容器和电池的双重特点，但功率密度低，工业化正在推进中。

2.2.2超导磁储能（SMES)

SMES利用超导线圈直接储存电磁能，必要时将电磁能返回电网或其他负载，灵活处理电网的电压抑制和谐波，或提供瞬态大功率有功支撑的电力设施。它具有响应速度快、效率高、有功率和无功率输出控制灵活的优点，但成本过高限制了其可靠性和经济性，未能大规模进入市场。

2.3储热储能

2.3.1显热储热

利用储热材料的热容和温度变化，以储热材料为媒介，储存太阳能、光热、电加热、工业余热等热能，必要时释放热能。

2.3.2潜热储热(相变储热)

利用储热材料相态变化的相变潜热，以储热材料为媒介，储存太阳能、光热、电热、工业余热等热能，必要时释放热能。

2.3.3热化学储热

利用热化学对（可逆反应、吸附/解吸）的吸收/放热，以储热材料为媒介，储存太阳能、光热、电加热、工业余热等热能，必要时释放热能。

2.3.4小结

储热储能可用于光热利用场景，在并网光伏发电系统中没有可用场景。

2.4化学储能

化学储能主要包括电力燃气电厂、动力液体系统、电力化工厂、氢能等。其中，电力燃气电厂、动力液体系统和电力化工厂不适用于新能源发电侧的应用场景。氢能的整个产业链包括制氢、储氢、输氢、用氢等过程。储能时，利用光伏发电电解水制氢将剩余电能转化为氢储存，通过氢燃料电池将氢能转化为电能。

其电转电能效率只能达到30%左右，不经济。化学储能不适用于并网光伏发电系统的应用场景。

2.5电化学储能

2.5.1铅酸电池

铅酸电池主要包括普通非密封富液铅电池、阀门控制密封铅酸电池、铅碳电池等。虽然其技术已经成熟，但使用寿命短，容易产生环境污染，并逐渐被淘汰。

2.5.2锂离子电池

2.5.2.1磷酸铁锂

锂离子通过隔膜在正负极之间移动，产生氧化还原反应。它具有技术成熟度高、效率高、充放深度高等优点，但低温性能差，电池一致性略差，安全性优于三元锂。

2.5.2.2三元锂

三元锂包括NCM和NCA系统。NCM正极材料由镍钴锰组成，NCA正极材料由镍钴铝组成，负极材料为石墨。它具有效率高、充放深度高的优点，但其安全性和经济性略低于磷酸铁锂。

2.5.2.3钛酸锂

钛酸锂(Li4Ti5O12)是金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧化物。正极活性物质为三元锂，负极为钛酸锂，电解液为六氟磷酸锂有机溶液。它具有寿命长、工作温度范围广、安全性高等优点，但能量密度低，成本略高于磷酸锂。

2.5.2.4固态锂电池

固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。固态锂电池技术采用锂和钠制成的玻璃化合物作为传导物质，取代了以往锂电池的电解质，大大提高了锂电池的能量密度。目前，固液混合电解质电池可大规模生产，全固态电解质电池不能大规模生产。

3结语

综上所述，储能技术的选择应在满足相关国家规范要求的前提下，主要考虑储能技术的发展和应用现状、并网光伏发电系统中储能的应用场景、技术成熟度、运行可靠性、生产规模、行业业绩和制造水平。