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1、电化学储能解决风光电消纳

1.1.风光电消纳创造储能需求

随着近年来的科技进步，全球新能源发电（主要包括光伏和风电）发展如火如荼。至年，中国、美国、欧盟的可再生能源（主要为风电光伏）占一次能源消耗比例分别为3.4%、4.2%和9.0%。欧盟尤其是风电光伏发展的先驱，德国、丹麦的风电光伏占一次能源消耗的比例达到11.0%和19.8%。

新能源发电具有很多优势：1）为国家能源安全提供保障。传统火电一般需要大量化石燃料（如煤、天然气）供应，对于资源较为贫瘠的国家，风电光伏能够极大降低能源进口依赖。2）减少污染，绿色环保改善环境。与火电相比，光伏风电没有污染物、温室气体排放；与水电相比，不必认为改变生态环境。3）拉动相关新兴产业发展。4）技术革新创造更高经济性。风电与光伏是可再生能源，目前主要成本集中在设备方面，技术革新甚至革命有望使成本下降，获得廉价能源。

然而风电、光伏发电在世界范围内仍不是主流，除了成本仍然较高以外，关键的因素还有其资源的不可控，风电、光伏都受制于季节、天气等等因素，导致风光电的发电频率非常不稳定，而电网安全的要求就是保证发用电的实时平衡，让功率保持在一个很小范围内波动。当发电过多而用电不足时，就需要限制新能源发电功率，从而造成了较高的弃风弃光。我国西北地区由于风能、光能资源丰富，同时用户端需求严重不足，弃风弃光情况尤其严重。至年，甘肃、新疆地区弃风率近20%；弃光率超10%。

因此，解决风光电的消纳问题，充分利用风光电的优势是解决能源问题的关键。新能源电力消纳目前一共有3种途径：1）特高压输电。其技术难度较低，但基础设施投资巨大，经济性较差。2）完善并改进市场化电力交易机制。目前我国已在北方实行平价上网，导致风光电上网电价低至0.1元/kWh，利用效率相当低下。3）储能项目。包括发电端的光储、风储；电网端的调频调峰；以及用户端分布式光伏的储能。

风发电的不均衡表现在各个时间维度上。全年来看，世界重点风区均存在季风现象，即冬夏两季风能充足，而春秋两季相对缺乏，此时调整周期约0.5-1年左右，周期较长，调整频率较低。月度来看，需求端也容易出现用电高峰和低谷，此时的调整周期约为10-30天。每天来看，某些紧急情况（如森林大火、大型电厂故障等）导致需要短时间内快速补充功率，此时的调整周期约为1天。

火电的调节可平衡季节性的不均衡。但日周期的高频波动则无法靠火电调节，短时间的一开一关对火电设备的损耗非常大。

风光电也有较高的日周期波动。光伏发电功率曲线是每天随着阳光的强度而变化，只有白天有阳光的时候有功率。而风电的功率曲线则更不规律，且呈现白天较低，夜晚较高的情况。这与用电功率曲线相反。此时便形成了供给-需求的不匹配，需要合适的机制解决这个关键问题。

1.2.电化学储能优势开始显现

储能技术种类丰富，目前机械储能、电化学储能和电磁储能运用最为广泛。其中，机械储能中的抽水储能目前是世界上应用最为广泛的储能方式。

每种储能方式因其功率、放电时间的不一样，适用于不同的匹配需求。抽水蓄能目前是应用最为广泛的储能方式，它在全球的总装机容量占比达到94.1%。考虑到它技术难度较低，放电功率较大，适合大规模的月周期的储能需求。但受制于环境，其发展空间有限，且无法进行日周期的调节。

年，我国新建储能项目装机规模为23MW，总体来说还处于较低的水平。在经济性较好的抽水储能受到地理的限制之后，几乎已陷入停滞的阶段。截止年，累计达到MW，未来增长空间十分广阔。

日周期的匹配需求创造广阔电化学储能市场空间。电化学储能包括铅酸电池，钠硫电池和锂电池三大技术路径。铅酸电池是目前应用最为广泛的技术，其成本较低，但循环寿命较差。钠硫电池主要在日本使用，日本NGK将其大量装配到本土的储能项目中，但由于安全性问题已逐步退出储能领域。锂电池由于成本的不断下降逐渐受到行业的

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