儲/能/基/礎(chǔ)/知/識

Basic knowledge | Energy storage

一

基本介紹

廣義定義：儲能即能量的存儲。是指通過介質(zhì)或者設(shè)備，把能量存儲起來，基于未來應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。

狹義定義：針對電能的存儲。指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲起來，并在需要時以電能形式釋放的一系列技術(shù)和措施。(后續(xù)介紹中均為狹義定義下的電力儲能)

01. 術(shù)語和定義

電池儲能系統(tǒng)(Battery Energy Storage System, BESS)：是一個利用采鋰電池或鉛電池作為能量儲存載體，一定時間內(nèi)存儲電能和供應(yīng)電能的系統(tǒng)，而且提供的電能具有平滑過渡、削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓等功能。

電芯(Battery Cell)：單個電池，電池的最小單元。

電池模組(Battery Module/Pack)：一系列單個電池的標(biāo)準(zhǔn)封裝。

電池架/簇(Battery Rack/Cluster)：一系列電池模組組成的儲能單元。

電池匯流柜(Battery Collection Panel, BCP)：介于電池機(jī)架和儲能逆變器之間,類似于光伏直流匯流箱。

儲能變流器(Power Conversion System, PCS)：雙向直流交流逆變器。

電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)：智能化管理及維護(hù)各個電池單元，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。

能量管理系統(tǒng)(Energy Management System, EMS)：是一種集軟硬件于一體的智能化系統(tǒng)，用于監(jiān)控、控制和優(yōu)化能源系統(tǒng)中的能量流動和能源消耗。它基于數(shù)據(jù)采集、分析和決策支持技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測能源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、能源消耗情況以及環(huán)境條件，從而實(shí)現(xiàn)對能源的高效管理和優(yōu)化。

暖通空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)：通常用在電池集裝箱內(nèi)，保證電池通風(fēng)散熱和保暖。

電池容量(Battery Capacity)：能夠容納或釋放的電荷Q，即電池容量(Ah)=電流(A)x放電時間(h)，單位一般為Ah（安時）。比如儲能電池標(biāo)注96Ah，那么在工作電流為96A的時候，理論上可以使用1小時。

電池能量(Battery Energy)：電池儲存的能量，單位為Wh（瓦時），能量(Wh)=電壓(V)x電池容量(Ah)。例如3.2V/96Ah的電池，其能量為307.2Wh，而如果我們把4節(jié)這樣的電池串聯(lián)，就組成了一個電壓是12.8V，容量為96Ah的電池組，雖然沒有提高電池容量，但總能量確提高了4倍。

充放電速率(C-Rate):放電倍率是指在規(guī)定時間內(nèi)放出其額定容量時所需要的電流值， 它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)。即：充放電電流(A)/額定容量(Ah)，其單位一般為C（C-rate的簡寫），如0.5C，1C等。

保證發(fā)電容量(Guaranteed power capacity, GPC):儲能系統(tǒng)在規(guī)定的使用時間內(nèi)放出的最低容量。

循環(huán)效率(Round-trip Efficiency，RTE):考慮充放電時的設(shè)備損耗及自耗電后，電池充滿狀態(tài)下AC端放出的全部電量與AC端充滿所需的電量之比。

循環(huán)壽命(Cycle life):電池的壽命分為循環(huán)壽命和日歷壽命兩個參數(shù)。循環(huán)壽命指的 是電池可以循環(huán)充放電的次數(shù)。即在理想的溫濕度下，以額定的充放電電流進(jìn)行充放電，計(jì)算電池容量衰減到80%時所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)。日歷壽命是指電池在使用環(huán)境條件下，經(jīng)過特定的使用工況，達(dá)到壽命終止條件（容量衰減到80%）的時間跨度。一般業(yè)主可能會考核兩者的較小值。

02. 儲能分類

按技術(shù)路線分

機(jī)械類：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能

電氣類：超級電容器儲能、超導(dǎo)儲能

電化學(xué)類：鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、全釩液流電池

化學(xué)類：合成天然氣、電解水

熱儲能：儲熱、儲冷、相變

（儲能技術(shù)分類對比圖）

按功能分

功率型儲能：這類電源適合小電流長時間放電，功率密度不高。如果做功率型應(yīng)用放電要不是自身損耗太大，要不就干脆嚴(yán)重影響壽命。

典型代表：鉛酸電池

能量型儲能：這類電源天生能夠大電流放電，不過能量密度不高。如果要做功率類使用，那就是天價而且重量體積巨大。

典型代表：超級電容

二

電化學(xué)儲能系統(tǒng)組成

1

電芯

電芯是主要的儲能設(shè)備，可通過不同的串并聯(lián)方式靈活配制為各種容量，適用于各種場景，目前大多為磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、鈉離子電池、全釩液流電池。

（PACK組成圖）

2

電池管理系統(tǒng)(BMS)

BMS主要控制設(shè)備，負(fù)責(zé)采集電芯實(shí)時狀態(tài)進(jìn)行傳輸，同時接受其他控制系統(tǒng)的控制，目前主要有從控、主控、總控三級控制方式。

3

儲能變流器(PCS)

PCS是主要的能量轉(zhuǎn)換裝置，負(fù)責(zé)直流電與交流電的轉(zhuǎn)換，帶有一定的控制功能，根據(jù)實(shí)際需求擁有多種功率段可靈活選擇配置，涵蓋戶用、工商業(yè)及電站級PCS。

4

能量管理系統(tǒng)(EMS)

EMS具有監(jiān)視，控制和優(yōu)化發(fā)電或輸電系統(tǒng)的性能，而且它可以用于小規(guī)模的系統(tǒng)，如微電網(wǎng)。能源管理系統(tǒng)可以幫助工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在擴(kuò)大生產(chǎn)的同時，合理計(jì)劃和利用能源，降低單位產(chǎn)品能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

5

其他

其他輔助設(shè)備包含溫濕度控制系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，防護(hù)系統(tǒng)、變壓器等，部分系統(tǒng)可根據(jù)不同項(xiàng)目進(jìn)行取舍。

三

儲能系統(tǒng)作用

源—網(wǎng)—荷

用戶側(cè)：

①家庭場景：提高電能質(zhì)量

②商業(yè)場景：削峰填谷、備用電源

③工業(yè)場景：削峰填谷、備用電源、動態(tài)增容

發(fā)電側(cè)：

①傳統(tǒng)發(fā)電：輔助調(diào)峰、調(diào)頻

②新能源發(fā)電：平滑輸出、提高發(fā)電預(yù)測能力、移峰提高使用率

微電網(wǎng)側(cè)：

負(fù)荷管理維持平衡、平滑波動改善電能質(zhì)量、微電網(wǎng)平衡控制

電網(wǎng)側(cè)：

預(yù)測負(fù)荷降低調(diào)度難度、減少輸電損耗、重要負(fù)荷單獨(dú)備電

01

電源

（AGC調(diào)頻）

（提高發(fā)電預(yù)測）

（移峰提高使用率）

02

電網(wǎng)

（微電網(wǎng)平衡控制）

（平滑負(fù)荷波動）

03

負(fù)荷

（削峰填谷）

（動態(tài)增容）

（需量響應(yīng)）

（離網(wǎng)備電）

來源：網(wǎng)絡(luò)

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