由新能源大規(guī)模接入引發(fā)的短時(shí)高頻，將帶來(lái)越來(lái)越多的調(diào)峰和電力消納需求，未來(lái)，儲(chǔ)能應(yīng)用將朝著多場(chǎng)景、多技術(shù)路線、多元化方向發(fā)展，混合儲(chǔ)能組合利用多種不同儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更高效、更靈活的能源存儲(chǔ)和管理以及儲(chǔ)能成本和性能的綜合優(yōu)化，是目前和未來(lái)電力系統(tǒng)儲(chǔ)能布局的重點(diǎn)方向。

混合儲(chǔ)能“全面開(kāi)花”

近年來(lái)，隨著新能源在電力系統(tǒng)中占比的不斷上升，對(duì)靈活性調(diào)節(jié)資源的需求也隨之加大，電網(wǎng)需要更快速的響應(yīng)以及更長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)節(jié)支持。

單一儲(chǔ)能技術(shù)難以全面滿足電網(wǎng)在調(diào)峰、調(diào)頻等方面的要求，此外還要考慮儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)、成本和使用壽命等多方面需求，因此需要采用性能更加合適的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)單一儲(chǔ)能技術(shù)相比，混合儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合了多種不同儲(chǔ)能方式，綜合利用了多種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了單一儲(chǔ)能技術(shù)的缺陷，同時(shí)也克服了儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行效率不高、成本偏高等問(wèn)題，是解決分布式電源輸出功率間歇性問(wèn)題的有效途徑。

這些組合充分利用了不同儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)能量型與功率型組合、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能與短時(shí)儲(chǔ)能的互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性能的顯著提升，達(dá)到了“1+1＞2”的效果。

2024年以來(lái)，在政策的助力，項(xiàng)目示范等因素助推下，混合儲(chǔ)能的應(yīng)用明顯提速。

CESA 儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)顯示，2024年1-10月共10個(gè)混合儲(chǔ)能項(xiàng)目新增裝機(jī)，總規(guī)模達(dá)1.4GW/4.6GWh，容量占比7.92%，平均時(shí)長(zhǎng)3.28小時(shí)，總投資超67億元。

政策方面，今年以來(lái)，支持、鼓勵(lì)混合儲(chǔ)能應(yīng)用的政策力度加大，多個(gè)重磅文件發(fā)布。

包括，4月，國(guó)家能源局發(fā)布了《電力系統(tǒng)新型儲(chǔ)能電站規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》，鼓勵(lì)采用混合儲(chǔ)能技術(shù)，以滿足電力系統(tǒng)對(duì)靈活性的高要求。

11月6日，工業(yè)和信息化部公開(kāi)征求對(duì)《新型儲(chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》（征求意見(jiàn)稿）的意見(jiàn)明確提出，鼓勵(lì)結(jié)合應(yīng)用需求探索開(kāi)發(fā)多類型混合儲(chǔ)能技術(shù)。

項(xiàng)目示范方面，國(guó)家能源局年初發(fā)布的《新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單》中，共有56個(gè)項(xiàng)目入選，其中包括山東省利津縣的795MW/1600MWh、山西省朔州市平魯區(qū)的100MW/200MWh、新疆維吾爾自治區(qū)哈密市伊州區(qū)的256.5MW/1000MWh等混合儲(chǔ)能項(xiàng)目共8個(gè)。占比達(dá)到14%。

從試點(diǎn)示范項(xiàng)目看，混合儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目遍布山東、山西、新疆、廣西、河北、江西、遼寧等多個(gè)地區(qū)，項(xiàng)目規(guī)模從幾十兆瓦到數(shù)百兆瓦不等，總儲(chǔ)能容量從數(shù)百兆瓦時(shí)到數(shù)千兆瓦時(shí)不等。

新疆發(fā)布的2024年全區(qū)獨(dú)立新型儲(chǔ)能項(xiàng)目清單，混合儲(chǔ)能占據(jù)了最大規(guī)模，達(dá)3.002GW/12.96GWh。

收益率方面，混合儲(chǔ)能收益率明顯提升。

資料顯示，南方區(qū)域首個(gè)將“磷酸鐵鋰電池”與“超級(jí)電容器”混合儲(chǔ)能的項(xiàng)目運(yùn)行以來(lái)，廣東珠海金灣發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱“金灣發(fā)電公司”）的AGC（Automatic Generation Control）調(diào)頻累計(jì)收益3069萬(wàn)元，月最高585萬(wàn)元，月最低收益280萬(wàn)元，月均收益438萬(wàn)元。

而在采用混合項(xiàng)目前，該公司的AGC調(diào)頻收益不足10萬(wàn)元/月，據(jù)此測(cè)算，混合儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)調(diào)頻月均收益提升了近440%。

技術(shù)應(yīng)用上，混合儲(chǔ)能朝著更多、更復(fù)雜的技術(shù)組合演進(jìn)，比如，今年7月，國(guó)能青海100mwh構(gòu)網(wǎng)型混合儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備采購(gòu)/設(shè)計(jì)，包含了，飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容、鈦酸鋰電池、鈉離子電池等7種技術(shù)路線。

液流電池、飛輪儲(chǔ)能隨著混合儲(chǔ)能應(yīng)用快速滲透

混合儲(chǔ)能主要為“磷酸鐵鋰+”模式，今年以來(lái)，磷酸鐵鋰+液流、磷酸鐵鋰+飛輪在混合儲(chǔ)能市場(chǎng)跑出了加速度。

據(jù)CESA 儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，1-10月，混合儲(chǔ)能裝機(jī)項(xiàng)目中，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能投運(yùn)功率規(guī)模占比76.22%，排名第一，液流電池功率占比18.79%排名第二，飛輪儲(chǔ)能占比3.57%，排名第三。

由此可以看出，混合儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用將更加突出長(zhǎng)時(shí)應(yīng)用和功率支撐。

液流電池儲(chǔ)能作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)之一，有助于平衡電力供需和長(zhǎng)期電網(wǎng)調(diào)節(jié)，與抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能等相比，具有配置靈活、建設(shè)周期短、系統(tǒng)效率更高等特點(diǎn)；與目前主要應(yīng)用的鋰電池相比，具有大容量、安全更高、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能等特點(diǎn)。

另外，在2小時(shí)以內(nèi)的儲(chǔ)能市場(chǎng)中，鋰電池的技術(shù)成熟，成本也低。2小時(shí)以后，鋰電池的成本逐漸變高，在性價(jià)比上不如液流電池。

因此，液流電池和鋰電池組合在混出市場(chǎng)風(fēng)生水起。

投運(yùn)項(xiàng)目中，中核集團(tuán)新華烏什500MW/2000MWh構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目由250MW/1000MWh磷酸鐵鋰儲(chǔ)能和250MW/1000MWh全釩液流儲(chǔ)能構(gòu)成，不僅位列全國(guó)規(guī)模最大的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目之首，也是國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的全釩液流與磷酸鐵鋰混合型儲(chǔ)能項(xiàng)目。

示范建設(shè)項(xiàng)目中，“磷酸鐵鋰+全釩液流電池”的混合儲(chǔ)能站建設(shè)項(xiàng)目最多，除全釩液流電池外，鋰電池+鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池+磷酸鐵鋰儲(chǔ)能也加速進(jìn)入示范階段。

包括，7月22日，國(guó)內(nèi)最大構(gòu)網(wǎng)型混合儲(chǔ)能項(xiàng)目——新華烏什50萬(wàn)千瓦/200萬(wàn)千瓦時(shí)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目傳來(lái)新進(jìn)展，第一臺(tái)220kV主變壓器已完成試驗(yàn)準(zhǔn)備，標(biāo)志著項(xiàng)目設(shè)備交付的關(guān)鍵時(shí)刻即將到來(lái)。

該項(xiàng)目總裝機(jī)容量為500MW/2GWh，包括250MW/1GWh磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能和250MW/1GWh全釩液流電池儲(chǔ)能，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為4小時(shí)。

2024年4月至5月，內(nèi)蒙古發(fā)布兩批電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立新型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，其中16個(gè)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目中10個(gè)采用了混合儲(chǔ)能技術(shù)，液流電池儲(chǔ)能就有8個(gè)。

儲(chǔ)能市場(chǎng)中，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)以其快速響應(yīng)、長(zhǎng)壽命、低維護(hù)的特點(diǎn)，在提供電力系統(tǒng)調(diào)頻和負(fù)荷平衡方面展現(xiàn)出了卓越的優(yōu)勢(shì)，是目前最多的混合儲(chǔ)能技術(shù)類型，這項(xiàng)技術(shù)在山西應(yīng)用最廣泛。

華電山西朔州熱電的飛輪儲(chǔ)能復(fù)合調(diào)頻項(xiàng)目于去年4月正式投運(yùn)，這也是國(guó)內(nèi)首個(gè)飛輪與鋰電池相結(jié)合的復(fù)合調(diào)頻項(xiàng)目，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在飛輪與電化學(xué)復(fù)合儲(chǔ)能領(lǐng)域的空白。

今年以來(lái)，在政策、資本、技術(shù)快速迭代等多重因素的助推下，飛輪儲(chǔ)能在電網(wǎng)調(diào)頻市場(chǎng)加速滲透，與鋰電池等能量型儲(chǔ)能技術(shù)組合，在混合儲(chǔ)能市場(chǎng)快速落地，技術(shù)應(yīng)用正快速向百兆瓦級(jí)推進(jìn)，多個(gè)項(xiàng)目紛紛落地、開(kāi)工。

前不久，山西京晉飛鵬能源科技有限公司運(yùn)城經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)200MW/9MWh獨(dú)立調(diào)頻儲(chǔ)能電站項(xiàng)目在山西運(yùn)城市開(kāi)工，是目前全球最大的飛輪獨(dú)立調(diào)頻儲(chǔ)能電站。

多個(gè)難題待突破?

盡管混合儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展前景較好，性能優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)，但在實(shí)際應(yīng)用和商業(yè)化過(guò)程中，仍需要解決多個(gè)問(wèn)題。

首先，混合儲(chǔ)能還處于示范應(yīng)用和技術(shù)驗(yàn)證階段,不同類型的儲(chǔ)能設(shè)備之間存在著相互作用和協(xié)作的關(guān)系，其運(yùn)行方式、控制策略復(fù)雜,這使得混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力決策和分配難度增大，目前最大的難題是如何實(shí)現(xiàn)多種儲(chǔ)能系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制和配合達(dá)到最優(yōu)，如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)控面臨的多元化發(fā)展需求。

其次、不同類型的儲(chǔ)能設(shè)備存在不同的運(yùn)行壽命和折舊程度，差異較大，難以有效實(shí)現(xiàn)壽命計(jì)量仿真，這使得混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中各種設(shè)備的使用方式難以確定，影響系統(tǒng)運(yùn)行效率，如何準(zhǔn)確評(píng)估系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)，延緩電池壽命的退化是一大難點(diǎn)。

第三，混合儲(chǔ)能混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的初始投資較高，暫時(shí)無(wú)明確的盈利模式，市場(chǎng)化程度較低，應(yīng)用場(chǎng)景有限，需要更多的市場(chǎng)機(jī)制支撐。

第四、混合儲(chǔ)能在控制策略、運(yùn)維策略如何更好的隨著具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化，充分發(fā)揮各儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，避免其劣勢(shì)，提升綜合運(yùn)營(yíng)性能和降低綜合運(yùn)營(yíng)成本，這使得EMS調(diào)度難度大，考研運(yùn)營(yíng)方數(shù)字化技術(shù)實(shí)力。

第五、混合儲(chǔ)能在并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)度運(yùn)行方面還缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則支撐，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)示范與標(biāo)準(zhǔn)編制工作。

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