话说储能︱电化学储能类型特点及案例介绍

电化学储能技术成熟，建设周期短，功率和能量可根据不同应用需求灵活配置，充放电响应速度快，可应用于多种场合。电化学储能在电网调峰调频中应用广泛。

▶▶▶类型及特点

电化学储能主要通过电池内部不同材料间的可逆电化学反应实现电能与化学能的相互转化，通过电池完成能量储存、释放与管理。电化学储能技术成熟，不受地域限制，适合大规模应用和批量化生产，产业化应用前景好。电化学储能在电网调峰调频中应用广泛，覆盖了电厂侧、电网侧和用户侧，运行控制简单，可以实现无人操作。

用于电网储能的电池主要有铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、液流蓄电池、钠硫蓄电池等。

铅酸电池和锂电池属于固态电池，对场地无特殊要求，使用灵活。近年来出现的铅炭电池在寿命和性能方面得到了较大提升。锂电池是目前应用最广泛的储能电池，我国在锂电池上具有一定的产业优势，近年来随着工艺的不断改进和产量的增加，单位价格不断下降。电池的梯次利用技术为降低电池全寿命成本提供了有价值的思路和手段。在电池成本和循环寿命短期无法取得革命性突破的情况下，电池梯次利用技术从另外的角度延长了电池的使用寿命，降低了其价格寿命比，充分挖掘了电池价值。

铅酸蓄电池（铅酸电池）

优点

发展时间长，技术比较成熟，可以大规模生产，原材料丰富，成本较低，使用安全。

不足

电池中使用的铅是重金属，对环境有污染；电池寿命短，能量密度低。

最早应用的一种蓄电池。广泛应用于电力系统，是风电场和光伏电站的重要组成部分，可用于电网负荷调平和稳定控制。

锂离子蓄电池（锂离子电池、锂电池）

优点

放电电压稳定，能量密度大，寿命长，自放电率低，无记忆效应。不含有毒的重金属，对环境无污染。

不足

成本较高，运行温度较高，大容量集成的技术难度大。

由日本索尼公司于1991年研制成功。锂电池是目前应用最广的储能电池。

全钒液流电池

优点

污染小，寿命长，能量效率高，蓄电容量大，可实现快速充放电，适用于规模化储能。

不足

成本相对较高。

全钒液流电池是液流蓄电池最常见的形式。发展比较迅速，美国、日本、欧洲等都有所应用。

钠硫蓄电池（钠硫电池）

优点

比能量高，可大电流、高功率放电，便于模块化制造、运输和安装，建设周期短，可根据用途和建设规模分期安装。

不足

工作温度为300～350摄氏度，需要采取一定的加热保温措施，另外过充时很危险。

比较成熟的储能电池。用作UPS应急电源、电能质量调节等。

▶▶▶江苏镇江储能电站示范工程

为缓解江苏镇江东部地区2018年夏季高峰期间供电压力，国网江苏电力结合电化学储能电站建设周期短、布点灵活的优势，在镇江东部地区实施储能项目。2018年7月，我国首个10万千瓦级电池储能电站在江苏镇江正式并网投运，该电站是当时世界规模最大、功能最全、响应最快的电网侧储能电站。

储能电站在大港、丹阳和扬中共8个站址，其中大港新区3个站址，分别是大港储能电站、五峰山储能电站和北山储能电站；丹阳2个站址，分别是建山储能电站、丹阳储能电站；扬中3个站址，分别是三跃变储能电站、长旺储能电站和新坝储能电站。本期建设规模共101兆瓦/202兆瓦时。

并入电网的储能电池需要具备良好的充放电快速响应能力及较高的充放电转换效率。国内主流的电化学储能电池技术路线主要有磷酸铁锂电池、铅炭电池、铅酸电池等。磷酸铁锂电池具有能量密度高、响应速度快等优势。结合调峰需求，该电网侧储能电站采用磷酸铁锂电池技术。

储能电池的现场安装采用预制舱式的设计方案。该方案可大幅缩减工程土建施工、电池接线和安装调试的工期。同时，预制舱作为可移动设备，今后还可随电网运行应急的需要进行灵活调配。

这个大型的城市电网“充电宝”，储存的电能相当于一个20万千瓦的中型发电厂1小时发的电，可以同时满足17万户居民的用电需求。该储能项目可以在用电低谷时充电储能，用电高峰时释放电能，突发故障时提供备用电源，为电网安全稳定运行提供有力支撑。

▶▶▶山东口镇综能储能电站

口镇综能储能电站是国网山东省电力公司与山东省能源局“党建联创·智慧能源”试点项目。储能电站利用3542只修复后的电网退运电池作为储能单元，分组置于三个独立电池舱，经逆变升压后通过35千伏汇能线并网。

储能电站位于山东省济南市莱芜区口镇桃花峪35千伏劲能光伏电站厂区内，一期建设规模1.6兆瓦/3.2兆瓦时，于2020年9月29日正式投运。该电站是山东省首个电化学独立储能电站，也是全国首个利用电网退运电池建成的储能电站。电站配备电池管理、继电保护、调度通信、舱储温控、防雷、消防等系统，能实时监测运行状况，保障电站安全。

该储能电站采用传统规格+特殊订制集装箱，设计使用兼容各种型号退运电池的耐腐蚀电池支架；采用组串式储能变流器，实现各电池簇支路独立高效运行；开发储能电站退运电池管理系统，保障储能电站退运电池稳定运行；开发储能电站能量管理控制系统，进行储能电站综合管理和指令下发。

退运电池再利用实现绿色环保。电网退运电池的修复利用，实现“化废为利、变害为宝”，减少了铅酸蓄电池及再生铅循环，有效降低铅类组分对环境造成的污染，助力绿色环保。

参与调峰调压，保障大电网安全。储能电站是个“多面手”，可以作为电网的“稳压器”，快速参与电网调峰调压，保障电网安全；在电网负荷低谷时充电，电网负荷高峰时放电，对电网削峰填谷、提升电能质量、调节电力供需平衡具有积极意义。

【专访】

围绕电化学储能技术发展及工程应用情况，《亮报》对国网江苏省电力有限公司经济技术研究院设计中心副主任李妍进行了专访。

《亮报》：从目前电化学储能技术发展情况来看，还需要实现哪些方面的技术攻关？

李妍：首先，应进行储能设施运维管控标准体系的研究。建议在国家和行业层面，加快研究出台储能系统在规划设计、管理审批、建设施工、运营维护等各环节统一的规划和标准，从行业和产业的顶层设计上保证储能的健康可持续发展。同时，要加强对储能电站主动预警技术的研究。目前市场上电池厂家众多，产品良莠不齐，缺少海量数据的有效利用和深度分析，需要开展电池状态分析和预判技术攻关，实现电池运行维护提前判断、故障及早排查。此外，在储能电站安全风险评价体系研究方面，应根据储能电站技术方案、规模等级、应用特征、设备选型、安防措施、运行管理等，建立全要素风险评价体系，开展储能电站风险评价和隐患识别。

《亮报》：为保障电化学储能电站安全，应重点做好哪些方面的工作？

李妍：主要有三方面的工作需要重点关注。一是加强储能电站安全消防的事前管理。从规划建设、设备准入、运维监控等方面采取预防性手段，提升项目建设安全等级。在储能电站的设计和建设过程中，强化储能电站安全消防验收和监管力度，提升安全消防设计等级，同时做好标准化建设和安全培训工作，做到防患于未然。二是加强储能电站单体电池状态管控。对单芯电池的管理，需要管理到每一个电芯的温度、电压、电流，每一个电芯的SOC（剩余电量）、SOH（电池极限容量大小）及内阻变化，从电池状态控制管理，深化到对每个电芯的实时状态感知进行动态调整和及时告警，从最小的模块着手来保障储能电站的安全性。三是提升储能电站防火灭火管控力度。通过建立精准高效的防火灭火策略，及时探测捕捉电池早期热失控的预兆，把电池失火概率降到最低。同时，要建立有效的热管理和防爆通风策略，采用防止电池热失控扩散及复燃的灭火技术，在储能电站失火时确保火灾发生范围不扩散、已灭火的区域不复燃，保障储能电站的防火灭火效率维持在一个较高的水平。

来源：国网江苏电力、国网山东电力、国网青海电力、国网冀北电力、国网浙江电力、《中国电力百科全书》、央视新闻客户端、新华社等，黄蕾、杜飞、段德咏、许显青、金雍奥对本文有贡献