城市电网储能技术：远景和技术路线探讨

针对我国电力系统的现实需要，我国从国家发展战略、国家中长期科技规划和城市电网可持续发展综合考虑，依据智能电网发展和建设对大规模储能技术的迫切需求，提出以集中式储能系统在可再生能源接入中的应用，以及分布式储能系统在用户侧峰值负荷转移和提高电能质量中的应用为目标和突破口，从大规模储能系统的基础理论与共性技术、本体制造技术、规模化系统集成技术、工程应用技术等4个层面的关键技术，以及储能技术仿真与规划平台、技术研发平台及试验检测平台等3个层面的配套能力建设方面开展科研攻关，突破和解决大规模储能技术示范应用中面临的关键技术难题，为未来大规模储能技术的推广应用打下坚实的基础。通过示范应用，积极引导储能本体制造技术的发展方向，为国家关于储能技术发展的相关政策的制定提供技术依据，为大规模储能技术长远发展和应用奠定坚实的基础。并集中力量解决大规模储能技术在关键部件、容量、寿命、可靠性等方面的制约，满足智能电网发展和建设对大规模储能技术、装置的迫切性要求。

目前，国内电力储能技术的应用、研究与开发表现出以下3个特征：

1）以可再生能源系统应用为切入点，开发兆瓦级及以上全钒液流电池、钠硫电池、锂离子电池储能系统，逐步替代铅酸电池系统，为区域电网平衡负荷、提高配电网供电可靠性、UPS等应用奠定基础。

由于全钒液流电池正、负极活性物质均为钒，只是价态不同，可以避免正、负极活性物质通过离子交换膜扩散造成的元素交叉污染，成本低、寿命长，已成为液流电池体系中主要的商用化发展方向之一。我国目前在电极设计、溶液制备、浓度控制、导电塑料成型及批量生产、公用管道设计、电池组装配和调试等方面积累了丰富经验，国产化全氟磺酸离子膜有望取代进口离子膜材料，这为自主研发大容量储能系统提供了条件。

钠硫电池能量密度高，维持300℃左右运行温度的技术难题已得到解决，但目前价格较高，推广应用主要障碍源于国外企业的技术垄断。可以通过国产化来降低成本，实现大容量储能系统的应用，成本将接近铅酸电池系统。

2）以液氮温区运行超导储能系统（Superconductor Magnetics Energy Stor-age，SMES）研究为重点，开发分布式储能系统，提高我国大电网暂态稳定性，抑制低频振荡，增加高压线路的输电能力。(www.xing528.com)

在大电网互联的模式下，当系统中出现故障或者大扰动时，同步发电机并不总是能够足够快地响应扰动，以保持系统功率平衡和稳定。SMES的毫秒级响应、大容量功率/能量传递决定了其在提高大电网动态稳定性方面是无可替代的：SMES在系统发生故障或受到扰动时能够快速地吸收/发出功率，减小和消除扰动对电网的冲击，消除互联电力系统中的低频振荡，抑制同步振荡和谐振，并在扰动消除后缩短暂态过渡过程，使系统迅速恢复稳定状态，提高系统运行的可靠性。我国已先后研制成功25kJ～1MJ SMES，目前1MJ SMES正处于并网调试中，但低温SMES制冷系统较复杂，技术要求高，而铋系高温SMES通常采用制冷机冷却，稳定裕度低。为进一步改善SMES性能、降低成本并提高其经济性，正在分阶段、有重点地开展第二代高温超导带材———钇钡铜氧（YBa₂Cu₃O₇）涂层导体SMES储能单元构造、低损耗快速功率变换及其控制策略、模块化系统集成、动态建模与仿真、分布式储能系统规划及其与电网匹配运行等关键技术的探索性研究，通过示范推动SMES的实际应用，确保大电网的安全、可靠运行。

3）加快建设GW级抽水蓄能混合式电站，满足大电网调峰和紧急事故备用的现实需要。为了优化电源结构，保证电网安全，改善电能质量，我国抽水蓄能电站的建设和规划设计工作正在全国范围内蓬勃展开。抽水蓄能电站的运行正逐渐向双日或周季调节过渡，并通过技术创新提高转换效率、增加运行灵活性。为提高经济效益，潘家口、响洪甸、佛磨、双沟和天堂等电站融水利、水电、抽水蓄能于一体，选择混合模式开发实现电站的新建和扩建，促进了经济社会协调发展、环境保护和资源的节约利用。

大规模储能技术正朝着转换高效化、能量高密度化和应用低成本化方向发展，通过试验示范和实际运行日趋成熟，在电力系统中发挥出调峰、电压补偿、频率调节、电能质量管理等重要作用，确保了系统安全、稳定、可靠运行。基于我国能源分布特点，国家电网已基本形成“西电东送、南北互供、全国联网”的格局。为确保大电网的安全性和可靠性、加强区域电网峰谷负荷的自调节性、提高输变电能力、解决跨区域供需矛盾、增加供电可靠性、改善用户电能质量并满足可再生能源系统的需要，将以开发大容量全钒液流、钠硫、锂离子电池储能系统和液氮温区运行SMES为重点，加快建设10GW级抽水蓄能混合式电站，实现电力系统的优化配置和电网的可持续发展。

上海作为中国最大的国际化大都市，负荷需求、电网和环保都都存在巨大的压力，根据第2章的分析我们可以知道：在新能源发电和电动汽车蓬勃发展的历史时刻，上海电网中大力发展各种储能技术的应用推广势在必行。