新时代下新能源储能技术创新发展问题研究
时间：2023-02-19 17:05:06 来源：千叶帆 本文已影响人
付凌云，张韩，郭继强，公文琪，徐骋，詹尚伟
（国电电力甘肃新能源开发有限公司，甘肃 酒泉 735000）
在国家政策的大力扶持下，我国新能源产业规模正在逐渐扩大，研发资金的投入也在逐年增多，使得综合实力也在不断地加强，现如今已经获得了群众的认可。新能源储能技术在科技方面与环保方面现如今已取得了一定的突破，在我国政策支持下整体的发展速度正不断加快，未来需要从综合方面入手，以此使新能源储能技术与生态体系契合，最终达成预期目标，下面将对此展开分析与论述。
随着我国科学技术的不断发展，新能源储能技术也进行了相应调整，一些精密加工技术、系统控制技术和集成自动化技术被有效应用，不仅在一定程度上提高了生产效率，且保证了全过程的安全性和稳定性。在当前不可再生能源制约的大前提下，为了能够切实改变当前匮乏的这一现状，各行业争相开展研究工作，为此新能源储能技术应运而生，2021年，新能源储能电站并网试验成功，标志着我国新型储能技术的研发和应用取得重大突破，但就目前情况来看，我国新能源产业在发展中仍然存在一定的局限与不足，与传统的不可再生能源储能相比，未能突出优势与便利，难以为群众提供更加便利的服务。当前我国新能源储能已与充电站结合，这样能够更好地支撑新能源汽车的快充负荷，使得电网的负荷得到有效地减少，将新能源汽车的优势与作用发挥出来，力争创新出成本更低、效能与性能更高的新能源储能技术，从而进一步推动新能源汽车产生企业更好、更快的发展。在绿色可持续发展下，新能源储能技术必须从高质量和低能耗两个方面入手进行相应的优化，注重人-机-环3个因素的关联性，在未来迈入产业化阶段，未来发展的速度也会随之不断加快。
2.1 新能源储能作用
2021年，我国多地区进行了限电管理，原因在于电力电量均高速增长，在天然气、煤炭价格高涨的情况下，降低了整体的效益；
且由于各区域的机组发电能力有限，存在电量消纳不足的情况，为此可以配合新储能技术进行优化。储能是新型电力系统的重要组成，新能源项目的数量逐步增多，现如今已经成为风电与光伏发电项目的重要组成部分。新能源+储能模式需要结合实际发展需求进行研究，根据储能方式不同可以分为机械储能、电磁储能、电化学储能等，以此来解决能源供应和能源利用的现存问题。从储能技术发展阶段来看，电池储能将会成为未来的主要方向，在储能后规划未来的新能源的应用途径，从而间接提升经济效益，为后续产业发展提供相应的帮助。
2.2 新能源盈利模式
当前我国新能源储能产业的发展规模正持续扩大，包括配用电侧分布式发电及微电网中新能源储能的应用，其中集中式新能源(风能和光能)电站储能，在2021年，该技术的应用占比约为35%，电力输配和调频辅助服务占到总市场的9%左右。在当前的政策环境下，商业运营模式主要通过创新模式理念下的“共享储能”进行营利，结合各类技术辅助服务强化费用结算，协同跟踪调度指令提高联合计量，标准按照各地辅助服务规则执行。同时，配合安装储能能够减少最大用电需求量，将独立分散的电网侧、电源侧、用户侧储能电站资源进行整合，推动源网荷各端储能能力全面释放，在综合方面实现盈利创新。
3.1 新能源储能技术的发展现状
储能是新型电力系统的重要组成，能够在一定程度上促进新能源发展，截止至2021年底，我国新能源储能新增储能装机为7397.9MW，累计装机已经达到43.44GW，所有的“新能源+储能”项目的共同技术特点是功率输出较为平滑，且在部分地区成为了区域发展的“标配”。储能技术作为新建风电与光伏发电项目的重要组成部分，其自身具有一定的灵活性与可调度性，可满足新型电力系统“两高一低”的基本控个些求，通过改善输出特性保障系统安全稳定运行，在储能技术材料选择过程中，可以使用锂化合物，通过正极集流体、正极材料提供相应的能量，切实延长循环时间，最终通过放电电压降低放电深度。新能源化学储能电解液为有机溶液，溶剂分子不能穿越，温度会受到放电时间增加变化影响，为确保系统设计的性能与安全性，MNS可以通过配置不同类型传感器、执行器，确保电池工作能够满足需要。为了能够打破发展中的僵局，在优化设计中要做好技术更新调整，注重风电与光伏的波动性，在碳中和指导电力清洁化的大趋势下，要将储能贯穿于新型输电系统，做好参数检测与状态预估，强化故障诊断和安全控制，避免储能过程中发生高低温、过充、过放等情况。
3.2 新能源储能技术面临的挑战
在当前我国新能源储能技术发展中，投资回收具有不确定性，储能项目投资费用无法得到疏导，且由于各项储能技术的成本与商业化存在一定的差距，尚没有哪种技术能够完全满足循环，体系建设仍不完善，相关审批缺乏认定标准，管理规定和办法亟需出台。新能源场站配备储能的规模缺乏经济性思考，忽视了不同位置不同资源带来的差异，不能保证储能技术的收益率最大化，且由于成本偏高不利于大规模推广，最终所取得的效果并不理想。新能源储能技术研究需要投入大量资金，在前期实践中难以看到明显的效果，如资金链短接会致使项目的破灭，即便储能技术研发成功，在后续商业化过程中也难以立即发挥出自身作用，可能引发销售风险、价格风险、质量风险以及定位风险。同时，现阶段人才、贸易与技术等方面仍然缺少完善的体系，可能对后续发展带来的风险，针对此类问题需要进行全局把控，从平衡的角度审视储能定位，制定储能技术发展路线图发挥市场潜力及效益，利用分布式光伏强化电力系统调节能力，通过与电网互动、削峰填谷来进一步实现收益最大化，而国家层面则需要强化扶持完善体制，为行业后续创新提供助力。
4.1 强化人才管理
人才是新时代下新能源储能技术实现创新发展的主要途径之一，为此需要结合实际不断强化人才管理，在此过程中需要以更宏观的视角审视储能定位，做好储能在各环节的布局与配置，做好现有新能源人才培训工作。人才是新能源储能技术实现创新发展的“第一资本”，当务之急应重点从对物的管理转到对人的管理，搞活将才、帅才来带动后续发展建设，在实际执行过程中需要实行科学的聘用制，敢于引进优秀人才，在此过程中药相应的优化各项考核制度，以此强化他们的责任意识，破除狭隘的思想观念。针对人才外流的严峻形势，需要增强向市场要人才的意识，在人才竞争手段、方式、目标上逐步与新能源市场接轨，从宏观和微观上加强对人才的管理，并在此基础上搞好人才的合理配置，充分考虑到个人的专业、特长、兴趣和开展潜质，在此过程中注意固强补弱，在此过程中可以与各高等院校进行协作，鼓励根据实际情况给予一定的专项补贴，在公正、公平的基础上建立机制进行疏导，对于高等人才也要给予更多的关注和支持。同时，在管理过程中需要保证人事制度公开化，各项程序执行要有良好的制度作为支撑，着重关注选拔、培养等方面，执行公开化、程序化，以此让人才拥有前进的方向，激发出员工工作的积极性，致力于行业未来的发展建设。
4.2 提升能源贸易自由程度
能源贸易自由是提升整体收益的重要组成部分，为此要扩大地域范围，以电力市场引导“新能源+储能”规划，通过清晰的价格信号赋予“新能源+储能”自主的权利，实现储能对新能源在时间、空间上的互补与协调，对于储能存储与释放所产生的输配电费，暂由各共享电站按电量进行分摊。在经济性还未达到商业化时，建议在市场贸易过程中做好辅助服务费用疏导，建立健全容量补偿机制，保障发电容量的长期充裕，并在此基础上科学制订有效容量的计算方法，为新能源+储能模式的发展寻求新的盈利途径。在此基础上要尽量“还原能源的商品属性”，开放、规范、完善的电力市场，不断调整后续服务市场、现货市场等市场化机制，推动自贸试验区对接国际先进规则，自贸区要突出科技创新，加速科技成果向现实生产力转化，通过更深层次的改革探索，根据规则、规制、管理、标准等制度型开放，激发市场高质量发展的动力，最终形成国际合作和竞争新优势，深化资源要素市场化改革，推动加快形成发展新格局，未来储能电池和储能变流器会占到整个产业链总成本的60%和15%，储能变流器将是整个储能产业链价值量最大、技术壁垒最高的核心环节，将会吃到储能市场爆发最大的红利，为此要支持自贸试验区围绕新能源全产业链深入开展差别化探索，研究产业链发展的政策措施，积极推动产业规模化发展，更好服务国内经济社会发展和对外开放大局，并配合现存完善的电力市场来解决效益问题。
4.3 增强技术开发
技术开发能够进一步提高储能的安全性、经济性、可靠性，针对当前新能源储能技术中的各类问题，应加研究优化储能系统拓扑结构，开发高准确度的监测和控制技术，提升储能的技术经济性。基于电力市场化改革，需要创新发展储能多元化的商业模式，要先把电芯以并联方式组合成模组，在组合成模组时需应用一些结构件体现出自身优势。新能源电池储能主要包含电芯、汇流排、导热胶等零部件，所有构件多数采用铝合金或者塑料材料，在材料上改进的空间较小，若想进一步提高模组成组效率，需要减少每个电芯分摊的结构件重量，如通过Tesla model3采用圆柱21700代替圆柱18650，在模组结构件不变的情况下，用BMS监控信息可容易查找到故障电池，通过进一步减少系统的层级，分摊每个电芯的结构件重量，较比以往的储能方式，其经济效益可提升10%以上。为此可以将新能源储能箱当做大模组进行设计，提高电箱空间利用率通过整体排布，为提到了活性物质的占比，可以减少薄隔膜厚度减轻电芯包装材料质量，采用富锂锰基固溶体，在新能源高比能量要求下降低导电剂的比例，将活性物质占比提高至97%～98%。同时，要充分考虑充电桩远程校验的网络覆盖，结合LTE技术接入移动网络，支撑子网络提供统一的运营支撑，满足移动功能的需求，为后续新能源储能技术的发展提供帮助。
4.4 增加资金投入力度
社会能源绿色发展的责任意识需得到全面普及，实现“财政明补”到“价格体现价值”的全面过渡，后续应通过价值补偿机制推动可再生能源和储能行业发展，对融资风险以及资金链断裂风险的控制，结合各个部门进行良好的分工，并对企业的当前现状做好风险评估，有针对性的建立风险预警机制，以备危机发生而拟采取的方案，做到风险的及时化解。同时，要对融资过程中的危机进行相关的善后处理，完善相关的工作流程与制度，通过对内部资金管理的强化，在财务的运作上严格按照规章制度进行，不断培育布局战略性、前瞻性新兴产业，大力实施源网荷储一体化项目，吸引相关高载能或装备制造产业入园，并不断加强新能源运营、设计、施工、运维合作，以此满足于新能源储能一体发展新格局。在此基础上需要加强资金投入管理，在“碳达峰、碳中和”战略目标的驱动下，预计未来10年要新增12亿kW以上的太阳能和风电，将带来12万亿元的巨大市场，为实现新能源高效消纳，需要政策引导和市场机制配合，2021年1月22日，国家能源集团、中国国新、中国东方联合发起投资基金合伙协议在北京签署，整体规模为100.2亿元，主要投资方向为风电、光伏产业，以及氢能、储能、综合智慧能源等新兴产业的新技术项目，预计将撬动约500亿元的资金流向新能源产业，提高清洁能源或零碳、低碳能源的占比，为后续行业发展提供相应的帮助。
在当前新时代背景下，新能源储能技术已成为未来主要发展方向，若想切实做好优化，离不开国家相关政策的支持，最终使得研发逐渐成熟。新能源储能技术对于我国实现绿色发展有着十分重要的作用，为此在发展过程中应融入各类现代化技术，实现生产制造全过程规范化、标准化，做好风险控制工作，与市场的调查紧密结合，强化市场利益以及辅助服务，从而为优化创新提供相应的支持。
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