根據(jù)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，本世紀(jì)全球平均氣溫升幅必須控制在1.5攝氏度以內(nèi)。隨著氣候變化、化石燃料價(jià)格迅速上漲，需要各國(guó)大力開(kāi)發(fā)可再生能源。但風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源一般“靠天吃飯”，具有間歇性的特點(diǎn)，它們無(wú)法按需發(fā)電，所以在對(duì)它們加大投資力度的同時(shí)也要做好能源的存儲(chǔ)。從傳統(tǒng)的基于鋰的“超大號(hào)”電池，到液流電池、硅相變電池、熔鹽電池、鐵空氣電池、重力電池、二氧化碳膨脹電池等，為了儲(chǔ)存能量各國(guó)嘗試了各種辦法。
近年來(lái)，國(guó)際局勢(shì)的變化帶來(lái)的歐洲天然氣價(jià)格飆升，影響了歐洲的能源安全。為應(yīng)對(duì)氣候變化和能源危機(jī)，歐洲各國(guó)也提出了各種不同的儲(chǔ)能方案。
芬蘭：?jiǎn)⒂?ldquo;沙子電池”供熱系統(tǒng)
芬蘭初創(chuàng)公司“極夜能源”和能源公用事業(yè)公司Vatajankoski共同建造了世界上第一個(gè)可由太陽(yáng)能和風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的“沙子電池”——商用沙基高溫儲(chǔ)熱系統(tǒng)。
沙子經(jīng)久耐用，價(jià)格低廉，是一種非常有效的儲(chǔ)存熱量的介質(zhì)，并且隨著時(shí)間的推移，熱量損失也很少。在“沙子電池”中，寬約4米、高約7米的鋼制集裝箱里有自動(dòng)蓄熱系統(tǒng)，裝著約100噸沙子。
那么，“沙子電池”是如何工作的呢？每當(dāng)太陽(yáng)能和風(fēng)能過(guò)剩時(shí)，“沙子電池”就會(huì)利用這些能量加熱電阻使沙子溫度達(dá)到500攝氏度。這會(huì)產(chǎn)生熱空氣，熱空氣通過(guò)熱交換器在沙子中循環(huán)。
開(kāi)發(fā)人員表示，他們的設(shè)備可讓沙子在500—600攝氏度的溫度下儲(chǔ)存大量熱量，并保持?jǐn)?shù)月。這一儲(chǔ)熱系統(tǒng)最多可釋放100千瓦的熱電，儲(chǔ)能容量為8兆瓦。它可在芬蘭漫長(zhǎng)的冬天提供能源，使住宅、辦公室、工廠甚至當(dāng)?shù)氐挠斡境囟急３譁嘏?/div>
德國(guó)：準(zhǔn)備巨型供暖“熱水瓶”
為了擺脫對(duì)外來(lái)能源的依賴，德國(guó)柏林準(zhǔn)備了巨大的“熱水瓶”，今年冬天幫助民眾取暖。
這個(gè)巨大的“熱水瓶”實(shí)際是一個(gè)熱水塔，它儲(chǔ)存的不是電力，而是熱能。負(fù)責(zé)建造這座熱水塔的瑞典大瀑布電力公司表示，這一熱能儲(chǔ)存設(shè)施高45米，可容納5600萬(wàn)升的熱水。其采用的巨大隔熱水箱可讓水保持長(zhǎng)達(dá)13個(gè)小時(shí)的高溫。
這個(gè)“熱水瓶”能將可再生能源產(chǎn)生的多余熱量轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行存儲(chǔ)，并根據(jù)需要釋放能量，從而緩解可再生能源供應(yīng)波動(dòng)的問(wèn)題。
這座耗資5000萬(wàn)歐元的設(shè)施，熱容量達(dá)200兆瓦，其儲(chǔ)存的熱能能不間斷地讓大量的水保持在接近沸騰的溫度，這足以滿足柏林夏季大部分的熱水需求或冬季所需熱水量10%左右的需求。
“這是一個(gè)巨大的‘熱水瓶’，當(dāng)我們不需要它的時(shí)候儲(chǔ)存熱量，在需要時(shí)釋放熱量。”大瀑布電力公司德國(guó)供熱部門(mén)負(fù)責(zé)人坦賈·維爾戈斯表示，“熱水瓶”可以利用并保存其他熱源，例如從工業(yè)生產(chǎn)中的高溫廢水中提取并保存熱能。
柏林最高氣候官員貝蒂娜·賈拉施表示，由于地理位置的原因，柏林地區(qū)比德國(guó)其他地區(qū)更依賴外來(lái)的化石燃料。國(guó)際局勢(shì)和能源危機(jī)使得他們需要加快建設(shè)這樣的蓄熱系統(tǒng)。
挪威：建造混凝土基商用“熱電池”
隨著電動(dòng)汽車(chē)電池和儲(chǔ)能電池需求的增加，專(zhuān)家預(yù)計(jì)，到2030年，歐盟對(duì)鋰的需求量將是2020年的18倍，鈷的需求量將是5倍。到2050年，歐盟對(duì)鋰的需求量將是2020年的60倍，鈷的需求量將是15倍。但今天歐洲只在葡萄牙有一個(gè)鋰礦。與此同時(shí)，鈷供應(yīng)高度集中在少數(shù)幾個(gè)市場(chǎng)，剛果民主共和國(guó)擁有全球一半以上的鈷儲(chǔ)量，澳大利亞則擁有20%的鈷儲(chǔ)量。解決供應(yīng)鏈問(wèn)題是歐洲能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
挪威熱儲(chǔ)能技術(shù)廠商EnergyNest成立于2011年。其開(kāi)發(fā)了一種“熱電池”以支持工業(yè)過(guò)程中的脫碳，該“熱電池”是一種基于混凝土的儲(chǔ)熱系統(tǒng)。“熱電池”的產(chǎn)品名稱(chēng)為Heatcrete，主要通過(guò)采用特殊配方的混凝土來(lái)存儲(chǔ)熱量，該公司聲稱(chēng)，這種混凝土材料的成本非常低，且可無(wú)害化回收。EnergyNest官網(wǎng)介紹，該材料可持續(xù)使用30年到50年而不會(huì)降解。
高溫傳熱流體（HTF）可通過(guò)鋼管注入“熱電池”加熱混凝土，然后隨著“電池”放電，冷的HTF流入“電池”單元的底部，熱量從頂部流出。
“熱電池”采用模塊化設(shè)計(jì)，安裝在約6米長(zhǎng)的模塊化鋼管中，系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又緊湊，能量密度高，熱量損失少，容量可從兆瓦時(shí)擴(kuò)展到吉瓦時(shí)。
2016年，該儲(chǔ)熱系統(tǒng)在阿布扎比馬斯達(dá)研究所的太陽(yáng)能熱發(fā)電平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)首次示范應(yīng)用。2021年，EnergyNest獲得基礎(chǔ)設(shè)施股權(quán)投資商1.1億歐元的投資。
目前，該公司正在意大利西西里島建造第一個(gè)商業(yè)“熱電池”。德國(guó)《商報(bào)》報(bào)道稱(chēng)，該公司的“熱電池”對(duì)于該行業(yè)擺脫天然氣以及整體脫碳或具有決定性意義。
實(shí)用！3種儲(chǔ)能方案解鎖整縣推進(jìn)新模式
整縣推進(jìn)中面臨著越來(lái)越多的問(wèn)題，譬如臺(tái)區(qū)變壓器容量不足、負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)短時(shí)沖擊、光伏發(fā)電消納差、企業(yè)用電費(fèi)率高、限電等，固德威“光伏+儲(chǔ)能”為這些場(chǎng)景提供了解決方案；同時(shí)各地也相應(yīng)推出分布式儲(chǔ)能補(bǔ)貼政策，落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)任務(wù)，加快推進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。
本文羅列了分布式儲(chǔ)能部分政策以及固德威整縣推進(jìn)儲(chǔ)能經(jīng)典設(shè)計(jì)方案。
01、分布式儲(chǔ)能部分政策
多個(gè)省份發(fā)布政策要求配置儲(chǔ)能，小固整理了部分分布式儲(chǔ)能相關(guān)政策，因篇幅有限，更多的儲(chǔ)能政策可關(guān)注本微信公眾號(hào)后續(xù)文章。
1.1蘇州工業(yè)園區(qū)
蘇州工業(yè)園區(qū)發(fā)布《蘇州工業(yè)園區(qū)進(jìn)一步推進(jìn)分布式光伏發(fā)展的若干措施》。
2022年1月1日后并網(wǎng)發(fā)電、且接入園區(qū)碳達(dá)峰平臺(tái)的分布式光伏項(xiàng)目，對(duì)建筑業(yè)主方按項(xiàng)目發(fā)電量補(bǔ)貼0.1元/千瓦時(shí)，補(bǔ)貼1年。對(duì)光伏建筑一體化應(yīng)用項(xiàng)目(光伏組件作為建筑構(gòu)件)投資方按項(xiàng)目發(fā)電量補(bǔ)貼0.1元/千瓦時(shí)，補(bǔ)貼3年。支持光伏項(xiàng)目配置儲(chǔ)能設(shè)施，2022年1月1日后并網(wǎng)、且接入園區(qū)碳達(dá)峰平臺(tái)的儲(chǔ)能項(xiàng)目，對(duì)項(xiàng)目投資方按項(xiàng)目放電量補(bǔ)貼0.3元/千瓦時(shí)，補(bǔ)貼3年。
1.2浙江義烏
浙江義烏發(fā)布《推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展和加快區(qū)域光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)施細(xì)則》。
用戶側(cè)儲(chǔ)能根據(jù)峰段實(shí)際放電量給予儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)主體0.25元/千瓦時(shí)的補(bǔ)貼、補(bǔ)貼兩年；已參與共享儲(chǔ)能交易的不再享受此補(bǔ)貼。
1.3深圳福田
深圳福田區(qū)發(fā)布《深圳市福田區(qū)支持戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展若干措施》。
支持鼓勵(lì)在福田區(qū)開(kāi)展高安全、高可靠、長(zhǎng)壽命的儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)，結(jié)合節(jié)能超市采購(gòu)額比例，對(duì)已并網(wǎng)投運(yùn)且實(shí)際投入100萬(wàn)元以上的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目按照實(shí)際放電量，給予最高0.5元/千瓦時(shí)的支持，每個(gè)項(xiàng)目支持期限為3年，同一項(xiàng)目支持不超過(guò)200萬(wàn)元。對(duì)冰蓄冷、水蓄冷等其他儲(chǔ)能項(xiàng)目，結(jié)合節(jié)能超市采購(gòu)額比例，按項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)投入的20%以內(nèi)，一次性給予最高200萬(wàn)元支持。
02、戶用光儲(chǔ)解決方案
某村共120戶居民，其中30戶別墅家庭平時(shí)用電量較大，安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)，平均每戶安裝12.8kWp光伏及6.6kWh儲(chǔ)能，整個(gè)村總?cè)萘繛?84kWp光伏和198kWh儲(chǔ)能，如圖所示。
2.1系統(tǒng)配置
12.8kWp/6.6kWh儲(chǔ)能系統(tǒng)配置清單
2.2電氣系統(tǒng)圖
2.3運(yùn)行策略
?通用模式：PV充足的時(shí)候，優(yōu)先供負(fù)載使用，多余的電給電池充電，電池存滿還有多余的電賣(mài)給電網(wǎng)；當(dāng)PV不足的時(shí)候，電池放電，和PV一起供負(fù)荷使用；當(dāng)PV和電池里的電都不足以供負(fù)荷使用，由大電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充；
?峰谷套利模式：對(duì)電池的充放電時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，在電價(jià)谷時(shí)階段，由電網(wǎng)給電池進(jìn)行充電，在峰時(shí)階段，電池放電給負(fù)載使用。
考慮到居民本身白天用電量不大，峰谷套利沒(méi)有太大的空間，故本系統(tǒng)設(shè)置為通用模式。
2.4經(jīng)濟(jì)測(cè)算
以單戶12.8kWp/6.6kWh儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)測(cè)算：
注：廣州第一檔0.64元/kwh，第二、三檔電價(jià)分別在第一檔基礎(chǔ)上加價(jià)0.05元、0.30元，即依次為每千瓦時(shí)0.69元、0.94元。
“
小固解讀
?系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是整縣推進(jìn)減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊和臺(tái)區(qū)電壓的抬升，每戶都是一個(gè)小型微電網(wǎng)，可以用來(lái)應(yīng)對(duì)電網(wǎng)停電和電價(jià)上浮的影響；缺點(diǎn)是儲(chǔ)能分散，電網(wǎng)調(diào)控困難，且儲(chǔ)能系統(tǒng)相對(duì)安全、施工工藝要求較高。
?戶用儲(chǔ)能2.0解決方案致力于融于家庭充電樁和負(fù)載監(jiān)控的解決方案，使整個(gè)家庭用電趨于零碳，并且負(fù)荷和綠電處于可控的狀態(tài)。
03、臺(tái)區(qū)光儲(chǔ)解決方案
某村共120戶居民，其中分布式光伏安裝42戶，裝機(jī)容量約為500kWp，在村級(jí)變壓器側(cè)配置儲(chǔ)能系統(tǒng)單個(gè)單元50kW/90kWh，采用一體化模塊化設(shè)計(jì)，布置在變壓器旁邊的空地上，如圖所示。
3.1系統(tǒng)配置
50kW/90kWh儲(chǔ)能系統(tǒng)配置清單
50kW/90kWh儲(chǔ)能單元采用模塊化設(shè)計(jì)方案，包括1臺(tái)50kW儲(chǔ)能變流器（GW50K-BTC）和1臺(tái)鋰電池戶外柜，單套鋰電池戶外柜主要由10個(gè)電池模組組成，每個(gè)模組容量為9.216kWh，每1套鋰電池戶外柜通過(guò)匯流后接入儲(chǔ)能變流器GW50K-BTC直流側(cè)，經(jīng)BTC交流側(cè)輸出接入0.4kV母線。每個(gè)儲(chǔ)能單元預(yù)留RS485接口，可實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用場(chǎng)合的設(shè)備運(yùn)行信息采集和運(yùn)行策略控制。
3.2電氣系統(tǒng)圖
接入示意圖
3.3運(yùn)行策略
儲(chǔ)能主要是抵消中午光伏峰值發(fā)電的時(shí)段，減少光伏發(fā)電對(duì)臺(tái)區(qū)電壓的抬升和電網(wǎng)的沖擊；放電時(shí)間設(shè)置在光伏不足負(fù)荷攀升階段，抵消全村120戶負(fù)荷攀升的影響，具體放充電時(shí)間由電網(wǎng)進(jìn)行控制。
3.4經(jīng)濟(jì)測(cè)算
以臺(tái)區(qū)500kWp光伏、50kW/90kWh儲(chǔ)能整體測(cè)算（10%儲(chǔ)能配置）：
“
小固解讀
?臺(tái)區(qū)配置儲(chǔ)能成了解決臺(tái)區(qū)電壓抬升、臺(tái)區(qū)消納的最優(yōu)方案。
?儲(chǔ)能補(bǔ)貼經(jīng)濟(jì)性更好，按照蘇州地區(qū)實(shí)際放電0.9元/KWH補(bǔ)貼2年，一充一放合計(jì)補(bǔ)貼約5萬(wàn)元。
?該方案同樣適用于小型工商業(yè)屋頂項(xiàng)目。
04、車(chē)棚光儲(chǔ)充解決方案
整個(gè)車(chē)棚包括120kW的光伏、10kW/15kWh的儲(chǔ)能示范及1個(gè)60kW直流充電樁、5個(gè)7kW交流充電樁，如下圖所示。
交流充電樁單元
4.1電氣系統(tǒng)圖
系統(tǒng)示意圖
4.2運(yùn)行策略
?通用模式：光伏優(yōu)先供電、電池次之、余電上網(wǎng)
?定時(shí)、定峰模式：谷電時(shí)充電、峰電時(shí)放電
?負(fù)荷整形模式：根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行削峰填谷的運(yùn)行控制
?V2G與儲(chǔ)能混合模式：V2G參與充放電時(shí)的混合運(yùn)行模式
本項(xiàng)目設(shè)置的模式為定時(shí)、定峰模式（經(jīng)濟(jì)模式），執(zhí)行兩充兩放指令，夜間0:00-8:00執(zhí)行強(qiáng)充，8:00-11:00全部釋放，平期11:00-17:00執(zhí)行強(qiáng)充，17:00-22:00完全放出。
4.3經(jīng)濟(jì)測(cè)算
車(chē)棚120kW光伏、10/15kWh儲(chǔ)能整體測(cè)算：
注：江蘇峰期8:00-11:00、17:00-22:00,平期11:00-17:00、22:00-24:00,谷期0:00-8:00
“
小固解讀
?光儲(chǔ)充在工商業(yè)場(chǎng)景的收益是非常不錯(cuò)的，系統(tǒng)的收益來(lái)自于光伏發(fā)電、峰谷套利和電動(dòng)汽車(chē)充電。
?通過(guò)建設(shè)光儲(chǔ)充一體化電站，引入儲(chǔ)能單元，通過(guò)光伏自發(fā)自用，配合能量搬移和負(fù)荷調(diào)度，實(shí)現(xiàn)用電高峰時(shí)電力增容，是解決城市充電難的解決途徑。
總結(jié)
除上述應(yīng)用場(chǎng)景，園區(qū)級(jí)儲(chǔ)能和工廠光儲(chǔ)油系統(tǒng)也是常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景，盡管受限于成本，國(guó)內(nèi)用戶側(cè)的儲(chǔ)能一直比較滯后，但儲(chǔ)能有著提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量、削峰填谷、避免電力增容等天然優(yōu)勢(shì)，是后期整縣推進(jìn)的助推器和催化劑
來(lái)源：固德威光伏社區(qū) 科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
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