上海市在智能電網(wǎng)中發(fā)展儲能技術(shù)的應(yīng)用戰(zhàn)略：
1 智能電網(wǎng)發(fā)展的整體趨勢
我國的大城市電網(wǎng)，特別是北京、上海、廣州等大型城市的電網(wǎng)逐步形成受端電網(wǎng)，表現(xiàn)為大容量、大機組、超高壓、負荷密集等特征。從用電結(jié)構(gòu)看，“十二五”期間第三產(chǎn)業(yè)、居民用電比重將有較大提升，預(yù)計5年將上升5個百分點以上，由于經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的變化，最高用電負荷也逐漸上升。
與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)在發(fā)電、輸電、配電及用電四大環(huán)節(jié)中都具有明顯的優(yōu)勢，智能電網(wǎng)成為世界各國集中投資的戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)。智能電網(wǎng)通過優(yōu)化傳統(tǒng)能源和新能源的供需和應(yīng)用實現(xiàn)節(jié)能，通過特高壓技術(shù)解決能源結(jié)構(gòu)不匹配問題，通過高效率的配電技術(shù)提高整體電網(wǎng)的穩(wěn)定性和效率，是應(yīng)對能源危機的必由之路。中國發(fā)展智能電網(wǎng)可以參照高鐵的發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)引進技術(shù)、實現(xiàn)自我研發(fā)、到成功的技術(shù)輸出的三階段轉(zhuǎn)換。特別是各國技術(shù)標準還沒有統(tǒng)一的情況下，中國將憑借規(guī)模經(jīng)濟準備自主技術(shù)標準的同時，積極參與全球標準的制定，擴大市場支配能力。
2 智能電網(wǎng)各階段在發(fā)展過程中的主要瓶頸
智能電網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義，在大電網(wǎng)端，隨著電力需求不斷增長，對電能質(zhì)量的提升是發(fā)展的必然要求，但在現(xiàn)有發(fā)電端和用戶端信息不對稱的情況下，電力的使用條件提升的程度非常有限，為避免高峰擁堵，電網(wǎng)端始終具有遲滯效應(yīng)。而隨著可再生新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷快速發(fā)展，在一定程度上解決了用電緊張的情況，以我國風(fēng)電為例，預(yù)計到2020年風(fēng)電裝機容量將超過發(fā)電總裝機容量的10%。但是，間歇性新能源發(fā)電仍存在重要技術(shù)瓶頸——發(fā)電不穩(wěn)定性和并網(wǎng)技術(shù)問題。國外有關(guān)研究表明，如果風(fēng)電裝機占裝機總量的比例在10％以內(nèi)，還可以依靠傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)以及增加水電、燃氣機組等手段保證電網(wǎng)安全；但如果所占比例達到20％甚至更高，電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運行將面臨巨大挑戰(zhàn)。
3 儲能的主要功能，與電網(wǎng)需求的契合
引入儲能技術(shù)是解決上述問題的主要途徑，它可以提高發(fā)電廠輸出功率的可控性，抑制功率波動，提高電能質(zhì)量，從而使風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等系統(tǒng)成為廣泛利用的電力供應(yīng)系統(tǒng)。
儲能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)，可以改變電能生產(chǎn)、輸送與消費必須同步完成的傳統(tǒng)模式。目前，我國正在規(guī)劃與大力發(fā)展堅強智能電網(wǎng)，全面覆蓋發(fā)-輸-變-配-用-調(diào)的六大環(huán)節(jié)與信息平臺的建設(shè)。儲能技術(shù)將是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分，涉及其建設(shè)的各個主要環(huán)節(jié)。同時，儲能技術(shù)在接納風(fēng)電、太陽能發(fā)電等間歇性新能源入網(wǎng)方面也發(fā)揮著不可或缺的重要作用。發(fā)展儲能技術(shù)的重要意義還包括削峰填谷、調(diào)節(jié)節(jié)約能源、提高電力電網(wǎng)系統(tǒng)效率延遲建設(shè)投資、保證電力電網(wǎng)系統(tǒng)安全等方面。
4 儲能方法及在智能電網(wǎng)各階段作用
1）發(fā)電系統(tǒng)：能量控制管理，峰荷運行，新能源發(fā)電并網(wǎng)支持，提高電站穩(wěn)定可靠性，電站系統(tǒng)黑啟動，延緩新建電站投資等。
2）輸配電系統(tǒng)：保證電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)穩(wěn)定可靠性，最大限度利用現(xiàn)有電網(wǎng)以延遲投資建設(shè)，緩解電網(wǎng)高峰阻塞等。
3）輔助服務(wù)：調(diào)節(jié)控制頻率，節(jié)約剩余電能，提供可靠的備用電能等。
4）電力用戶端：提高電力系統(tǒng)效率，不間斷電源供應(yīng)，用電電壓支撐支持，分時電價管理等。
除了大電網(wǎng)上的應(yīng)用，在新能源接入和分布式能源、微網(wǎng)端，儲能系統(tǒng)是不可替代的，儲能單元可起到抑制系統(tǒng)和輸出功率的擾動、用于短時過渡供電、調(diào)峰填谷、保持電壓頻率穩(wěn)定、提供可靠備用電源、提高系統(tǒng)并網(wǎng)運行可靠性和靈活性等作用。
電動汽車與智能電網(wǎng)相結(jié)合的V2G技術(shù)，使電動汽車具有潛在地參與較小規(guī)模電力電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻、電能質(zhì)量保證和備用電源等應(yīng)用。電動汽車蓄電池(如鉛酸、鋰電池等)甚至超級電容器都有可能作為V2G系統(tǒng)的儲能單元。
軌道交通由于長期處于啟停切換的狀態(tài)，電網(wǎng)波動很大，采用儲能裝置可以有效緩解電網(wǎng)的持續(xù)波動，而軌道交通的連續(xù)性和可控性使得儲能的工作條件可控高效，只是對短時間內(nèi)能量的消納和釋放能力要求較高。
另外隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)逐漸成熟，退役動力電池的處置問題也將成為不遠的未來一個重要課題。目前來看，采用梯次利用方式進行動力電池的儲能轉(zhuǎn)化是一個可行的方法。一方面解決了動力電池的處理和儲能電池來源問題，同時提高了能源的綜合利用率，在成本上也可能進行部分節(jié)約。
國內(nèi)外現(xiàn)狀
1 儲能技術(shù)與大規(guī)模電力電網(wǎng)系統(tǒng)
基于我國能源分布的特點，當前我國國家電網(wǎng)的建設(shè)目標為“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”。儲能技術(shù)在大規(guī)模電力系統(tǒng)中的應(yīng)用需要根據(jù)不同地區(qū)的實際情況而定。大規(guī)模電力系統(tǒng)需要較多地利用大規(guī)模儲能技術(shù)以達到儲能大容量/功率的要求。從整體上看，大部分大規(guī)模儲能技術(shù)仍處于產(chǎn)業(yè)化初級階段，整體成本還比較高，需要更長時間的運行驗證，因此現(xiàn)階段更多的示范驗證工程是有必要進行的。
根據(jù)美國能源部信息中心的項目庫不完全統(tǒng)計，近10年來，由美國、日本、歐盟、韓國、智利、澳大利亞及我國等實施的MW級及以上規(guī)模的儲能示范工程達180余項，其中，電化學(xué)儲能示范數(shù)量近百項，非電化學(xué)儲能形式的示范數(shù)量超過80項，儲能技術(shù)涉及飛輪儲能、全釩液流電池、(新型)鉛酸電池、鈉硫電池等多種形式。從地域分布上看，美國在儲能裝機規(guī)模和示范項目數(shù)量上都處于領(lǐng)先地位，項目數(shù)量占全球總項目數(shù)量的44%，主要為電化學(xué)儲能項目；西班牙次之，項目數(shù)占14%，主要為太陽能熱發(fā)電熔融鹽儲能項目；日本占8%，主要為電化學(xué)儲能項目；我國占8%，全部為電化學(xué)儲能。從儲能類型上看，MW級規(guī)模儲能示范項目中電化學(xué)儲能項目數(shù)占比為53%，相變儲能占比34%，飛輪占比6%，其他類型涉及壓縮空氣、電磁儲能和氫儲能等。其中，在電化學(xué)儲能示范項目數(shù)量中，鋰離子電池所占比重最高，達48%；其次為鈉硫電池和鉛酸電池，分別占比18%和11%。
2 儲能技術(shù)與可再生新能源發(fā)電并網(wǎng)
可再生新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷快速發(fā)展。英國計劃到2020年約30%電力生產(chǎn)來自于新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)；以我國風(fēng)電為例，預(yù)計到2020年風(fēng)電裝機容量將超過發(fā)電總裝機容量的10%。但是，間歇性新能源發(fā)電仍存在重要技術(shù)瓶頸——發(fā)電不穩(wěn)定性和并網(wǎng)技術(shù)問題。引入儲能技術(shù)是解決上述問題的主要途徑，它可以提高發(fā)電廠輸出功率的可控性，抑制功率波動，提高電能質(zhì)量，從而使風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等系統(tǒng)成為廣泛利用的電力供應(yīng)系統(tǒng)。儲能技術(shù)選擇需考慮額定功率和容量、響應(yīng)時間、安全穩(wěn)定性、技術(shù)成熟度、經(jīng)濟成本等。從應(yīng)用的角度，在電能質(zhì)量保證方面，飛輪、超級電容器、部分蓄電池(如鈉硫和液流)、超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)能夠使發(fā)電廠輸出功率平滑，確保電網(wǎng)電能穩(wěn)定；在電能能量管理方面，隨著新能源裝機容量的提升，儲能系統(tǒng)的容量需要相應(yīng)提高，新型壓縮空氣、熱能儲存、部分蓄電池(如鉛酸和液流)系統(tǒng)具有潛在的調(diào)峰功能，可以適合風(fēng)電、太陽能發(fā)電等的大規(guī)模儲存。在世界范圍內(nèi)已建成一些示范性工程，如加拿大VRBPowerSystemsInc.在美國、德國等地的風(fēng)光儲能發(fā)電并網(wǎng)工程。2005年，美國California州建造了與風(fēng)力發(fā)電機組相整合的450kW超級電容器，用以保證機組向電網(wǎng)輸送功率的穩(wěn)定性。我國在這個領(lǐng)域也在加快部署，例如正在運行中的國網(wǎng)張北項目(20MW)是目前全球最大的風(fēng)光儲輸工程，張北風(fēng)光儲輸工程二期已于2013年6月開始建設(shè)，其中包括化學(xué)儲能裝置50MW；南網(wǎng)儲能示范項目(10MW)，深圳寶清電池儲能站(4MW×4h)；此外，全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)在2013年2月并網(wǎng)，經(jīng)過嚴格考核，已全面投入運行，此技術(shù)可有效推進我國可再生能源的普及應(yīng)用。
3 儲能技術(shù)與分布式發(fā)電及微電網(wǎng)系統(tǒng)
分布式發(fā)電及微電網(wǎng)系統(tǒng)具有鮮明的特點：能獨立運轉(zhuǎn)或者并網(wǎng)，接近電力消費終端，容量相對較小(kW級別到幾十MW級別)等。針對其特點，儲能單元被認為是此類系統(tǒng)的必備部件。儲能單元可起到抑制系統(tǒng)和輸出功率的擾動、用于短時過渡供電、調(diào)峰填谷、保持電壓頻率穩(wěn)定、提供可靠備用電源、提高系統(tǒng)并網(wǎng)運行可靠性和靈活性等作用。目前已有一些建成的儲能示范工程應(yīng)用于分布式發(fā)電與微電網(wǎng)系統(tǒng)，如美國ZBB公司商業(yè)建筑儲能系統(tǒng)、西藏日喀則拉孜風(fēng)光互補離網(wǎng)項目、陜西世園會充電及風(fēng)光儲微網(wǎng)項目。2013年，歐洲最大的儲能電池設(shè)備在英國南部貝德福德郡的萊頓巴扎德啟動，預(yù)計在2016年開始投入運營，建成后的容量為6兆瓦，將使用錳酸鋰技術(shù)存儲電能，并在用電高峰期供能，以滿足電網(wǎng)需求。2015年4月30日20時，電動車制造商特斯拉推出家庭儲能“Powerwall”電池組，這一整套設(shè)備可以和當?shù)仉娋W(wǎng)集成，以處理過剩的電力，實現(xiàn)轉(zhuǎn)移負荷、電力備份以及太陽能發(fā)電自給。日本大和房建工業(yè)于2011年10月推出了具有蓄電池系統(tǒng)控制功能的智能住宅。從儲能運用的角度出發(fā)，為了達到短時供電、調(diào)峰填谷和備用電源的目的，儲能單元系統(tǒng)須具備大容量能量/功率的能力。
4 儲能技術(shù)與電動汽車
電動汽車與智能電網(wǎng)相結(jié)合的V2G技術(shù)是一種新近發(fā)展中的技術(shù)。由于電動汽車較長時間地處于停止狀態(tài)，車載電池作為儲能單元，與電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)建立通信，從而達到電動汽車與智能電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換互補的目的。利用V2G技術(shù)，使電動汽車具有潛在地參與較小規(guī)模電力電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻、電能質(zhì)量保證和備用電源等應(yīng)用。電動汽車蓄電池(如鉛酸、鋰電池等)甚至超級電容器都有可能作為V2G系統(tǒng)的儲能單元。如日本NEC、美國Maxwell等公司在電動汽車、軌道交通系統(tǒng)等領(lǐng)域中就運用了超級電容技術(shù)。日本式智能電網(wǎng)政府實現(xiàn)目標：電動汽車/插電式混合動力占新車的百分比從0.4%上升到2020年的20%，通過V2H技術(shù)，EV/PHV提供大容量儲能電池，也可以用于電力峰值轉(zhuǎn)移或應(yīng)急電源，來提高電力汽車/插電式混合動力汽車儲能電池的應(yīng)用。在Keihanna，實時監(jiān)測100輛電動汽車充電量的系統(tǒng)及應(yīng)用車載監(jiān)控的需求響應(yīng)來抑制充電量的系統(tǒng)驗證正在進行。
5 儲能技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)和機遇
儲能作為一項高科技含量高工程要求的新興技術(shù)，還面臨著重大的挑戰(zhàn)：
（1）技術(shù)挑戰(zhàn)。大部分儲能技術(shù)成熟度還有待提高，特別是關(guān)鍵材料、核心技術(shù)。另外儲能在電力電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用時間較短，而電網(wǎng)對于安全可靠性要求很高，儲能設(shè)備產(chǎn)品的定型周期需要長時間的驗證；
（2）經(jīng)濟挑戰(zhàn)。與關(guān)鍵技術(shù)、能源效率以及應(yīng)用場合密切聯(lián)系的投資和維護成本將成為各種儲能技術(shù)選擇發(fā)展的關(guān)鍵考量；
?。?）政策挑戰(zhàn)。雖然各國都制訂了發(fā)展儲能技術(shù)的戰(zhàn)略，但在如何管理儲能系統(tǒng)和如何對于儲能技術(shù)的研發(fā)給予支持仍然需要政策細化。
同時，我們也看到，去年中國儲能項目裝機增長已超過全球增速。截至2013年底，除抽水蓄能、壓縮空氣儲能及儲熱外，全球儲能項目總裝機容量達73.6萬kW，較2012年增長了12%。而中國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度則相對更快。截至2013年底，中國已運行的儲能項目裝機規(guī)模達5.15萬kW，較2012年增長了39%?？焖僭鲩L涉及可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、電動汽車等多個方面。
上海市的社會經(jīng)濟地位決定了上海電網(wǎng)是一個對可靠性和電能質(zhì)量要求極高的電網(wǎng)。隨著城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，第三產(chǎn)業(yè)的比重增加，峰谷差不斷加大，對供電可靠性要求高、負荷峰谷差大的用戶數(shù)量不斷增加。
從2006～2007年，國家電網(wǎng)公司、上海市科委和國家科技部分別下達經(jīng)費共計4910萬元，支持上海電網(wǎng)儲能技術(shù)研究建設(shè)項目。到2011年初，該項目已完成總額定容量410kW/1300kWh電池儲能系統(tǒng)的建設(shè)，分布在上海漕溪變電站、前衛(wèi)變電站和白銀變電站。其中，漕溪站建成鎳氫電池（6組，額定容量為100kW/200kWh）、鋰電池（3組，額定容量為100kW/200kWh）和鐵電池（2組，額定容量為100kW/80kWh）儲能系統(tǒng)；前衛(wèi)站建成全釩液流（額定容量為10kW/20kWh）儲能系統(tǒng)；白銀站建成鈉硫電池（18組，額定容量為100kW/800kWh）儲能系統(tǒng)。
相關(guān)扶持政策
我國相繼出臺了一些儲能相關(guān)法規(guī)、規(guī)劃和辦法等，并給予資金支持發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)。2010年的《可再生能源法修正案》中第一次提到儲能的發(fā)展，2011年發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中提出依托儲能等先進技術(shù)，推進智能電網(wǎng)建設(shè)。從2013年底起，國家能源局的《關(guān)于分布式光伏發(fā)電項目管理暫行辦法的通知》中鼓勵業(yè)界各單位或個人投資建設(shè)和經(jīng)營分布式光伏發(fā)電項目。財政部發(fā)布了分布式光伏發(fā)電自發(fā)自用電量免收可再生能源電價附加費等政策，旨在降低用戶自發(fā)自用成本。分布式發(fā)電相關(guān)政策與補貼的陸續(xù)出臺為光儲模式打下了基礎(chǔ)。國務(wù)院辦公廳2014年11月印發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020）》中指出，通過科學(xué)安排調(diào)峰、調(diào)頻、儲能配套能力，切實解決棄風(fēng)與棄光等問題，作為影響未來能源大格局的前沿技術(shù)，儲能在我國已獲得前所未有的高度關(guān)注。
目標與思路
作為智能電網(wǎng)發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)和核心技術(shù)，儲能技術(shù)可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理，減小晝夜間峰谷差，平滑負荷；可以提高供電可靠性和供電質(zhì)量；可以提高電力設(shè)備利用率，降低供電成本；還可以促進新能源的利用；同時可作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、平抑負荷波動的技術(shù)手段。上海電網(wǎng)處于華東電網(wǎng)的末端，負荷密集，峰谷差大，供電可靠性要求高，儲能系統(tǒng)已成為電網(wǎng)調(diào)峰的必要補充，市場需求主要來自上海市落地儲能電站，高可靠性供電需求以及新能源接入三部分。發(fā)展大規(guī)模儲能技術(shù)將成為上海發(fā)展智能電網(wǎng)，構(gòu)建智慧城市的一項影響全局，關(guān)乎長遠的重大舉措。
總體目標：立足技術(shù)可靠性、規(guī)?；?、經(jīng)濟性三個方面，重點發(fā)展以鋰離子蓄電池、新型鉛酸電池、鈉硫電池和超級電容器為代表的大規(guī)?；瘜W(xué)儲能技術(shù)，利用電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，重點突破電池儲能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、系統(tǒng)集成和并網(wǎng)可靠性接入三大關(guān)鍵科學(xué)問題，通過較大規(guī)模的工程示范和運營維護，從技術(shù)可靠性和經(jīng)濟性兩個層面進行系統(tǒng)評價，在電動汽車市場的大力牽引下，隨著電池成本的不斷降低，不斷完善本地儲能政策和相關(guān)標準規(guī)范，力爭“十三五”中期實現(xiàn)儲能產(chǎn)業(yè)在上海的率先規(guī)?；瘧?yīng)用。
項目實施后的功能描述
儲能技術(shù)是電力系統(tǒng)、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及電能生產(chǎn)消費變革的重要支撐性技術(shù)。它可以對未來智能電網(wǎng)提供各種不可或缺的實際應(yīng)用。目前儲能技術(shù)已處在爆發(fā)性發(fā)展和革命性突破的前夜，通過對規(guī)模等級、技術(shù)成熟水平、經(jīng)濟效益、應(yīng)用限制與環(huán)保等方面的研究和實施，以期形成如下功能：
?。?）大電網(wǎng)：利用儲能系統(tǒng)提供的快速響應(yīng)容量，可以快速補償系統(tǒng)中的不平衡功率，應(yīng)該可以用最直接、最有效的方式提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
?。?）新能源接入：一是大幅度降低可再生能源發(fā)電的成本，使其可以和常規(guī)能源發(fā)電相比擬；二是盡可能多地消納可再生能源發(fā)出的電力，最終實現(xiàn)全部消納這些電力；三是提高電能源的利用效率。
?。?）微網(wǎng)：提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，當分布式電源供電不足或與微網(wǎng)斷開時，儲能系統(tǒng)起到維持設(shè)備繼續(xù)運行的功能
（4）電動汽車及軌道交通：形成完整V2G，V2H生態(tài)圈，能源滾動利用，資源優(yōu)化配置，以極低的能量閑置和浪費換取更高的單位效益，智能交通和智能電網(wǎng)的良性循環(huán)。
（5）其它：形成完善的電池梯度利用網(wǎng)絡(luò)，并與信息化網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)電池全生命周期有處可尋，有地可用，有史可查。
