2020-12-20
张高工

储能的几种类型及其在现实世界中的角色

储能的几种类型及其在现实世界中的角色

今朝阿拉聊储能,有点像老早讨论电脑是派啥用场。侬讲是算账用、打游戏用,还是发火箭用?道理是相通的。储能,说到底,就是存能量的法子。但侬要晓得,能量跟钞票不一样,它存在不同的“银行”里,存取的方式、成本、速度,那是天差地别。所以,当我们谈论“储能的几种类型”时,本质上是在探讨:我们想把能量存成什么样子,以及打算在什么地方、用多快的速度把它拿出来。

这可不是象牙塔里的空谈。就拿我所在的领域——站点能源来说,一个孤零零伫立在戈壁滩上的5G基站,或者深山老林里的安防监控点,它们对储能的需求,和上海陆家嘴一栋写字楼的需求,能一样吗?绝对不一样。前者可能一个月都见不到一个维护人员,需要储能系统在零下30度或者沙尘暴里“摒牢”,自己管好自己;后者则更关心峰谷电价差,算的是经济账。你看,应用场景一换,对储能“类型”的偏好就立刻分野了。

能量存储的物理阶梯:从“存什么”到“怎么用”

我们不妨先搭建一个理解的阶梯。储能技术,根据其存储能量的物理或化学形式,可以形成一个清晰的谱系。

  • 机械储能:这是最“物理”的一种。好比把水抽到高处(抽水蓄能),或者用压缩空气存进地底洞穴。能量以势能或压力能的形式存在。它的规模可以做得极大,是国家电网级别的“稳定器”,但响应速度相对慢,而且对地理条件要求苛刻。
  • 电化学储能:这就是现在最“红”的赛道,主角就是各种电池。锂离子电池、铅酸电池、钠离子电池、液流电池……它们通过化学反应来存储和释放电能。这就像给能量造了一个个可移动的“罐头”,灵活度高,部署快。我们海集能在南通和连云港的生产基地,每天就在为全球客户定制和量产这样的“能量罐头”。特别是针对站点能源,我们得考虑电芯在极端温度下的活性、循环寿命,以及整个电池管理系统(BMS)的可靠性——这可不是把手机电池放大那么简单。
  • 电磁储能:比如超级电容器和超导储能。它们存储的是电场或磁场能。特点是功率密度极高,充放电就在毫秒之间,好比能量的“短跑冠军”。但能量密度低,存不了多少“货”,所以常和电池搭档,应对瞬间的功率冲击。
  • 热储能:把能量存成热量,比如熔盐。在光热发电站里很常见,白天晒太阳把盐熔化,晚上用熔盐的热量再去发电,相当于把白天的阳光“延迟”到夜晚播放。

这个分类就像工具箱,不同的工具解决不同的问题。而现实世界的项目,往往是“组合拳”。

一个具体的剖面:当理论照进戈壁滩的现场

让我给你讲一个我们海集能亲身参与的项目,它很好地诠释了“类型”如何服务于“场景”。在新疆的某处荒漠,有一个重要的边境安防监控站点。那里电网脆弱,经常断电,但监控设备必须7x24小时运转。传统的柴油发电机噪音大、油耗高、维护频繁,而且碳排放是个问题。

我们的解决方案,是一个典型的“光储柴一体化”微电网。这里就涉及了至少三种储能“类型”的思维:

  1. 光伏发电本身是一种能量的即时转换,但我们将多余的电能存入电化学储能系统(我们自产的磷酸铁锂电池柜)。这是系统的主力“能量银行”,负责平抑光伏的波动,并在夜间供电。
  2. 考虑到冬季连续阴天和沙尘天气,我们保留了柴油发电机作为终极备份。但从“储能”角度看,柴油是化学能的另一种储存形式(化石燃料)。我们的智能能量管理系统(EMS)会严格将其置于调度序列的最后,确保优先消纳绿色电力。
  3. 在整个系统的控制和响应层面,电力电子变换器(PCS)和EMS内部,其实利用了电磁储能(如电容器)的思维来保证电能质量和瞬间响应的稳定性。
荒漠中的光储一体化站点能源柜

这个项目落地后,数据是很有说服力的:站点柴油消耗降低了85%以上,供电可靠性从不足90%提升至99.9%。这意味着什么?意味着维护人员不用再冒着风沙频繁前往,意味着监控镜头后的国家安全视线永不中断。你看,在这里,讨论“哪种储能类型更好”没有意义,有意义的是如何根据现场的气候(高温、沙尘)、负载特性(监控设备、通信设备的功率曲线)、运维可达性,去集成调度不同类型的储能单元。这正是海集能作为数字能源解决方案服务商所擅长的:我们不只生产设备,我们提供从设计、产品到智能运维的“交钥匙”工程,让技术适配场景,而不是让场景将就技术。

从分类到融合:储能产业的未来是“解决方案”

所以,回到我们最初的问题。当有人问“储能的几种类型分别是什么”时,一个合格的专家不能仅仅扔出一个分类列表。更重要的是指出,技术分类是起点,而非终点。产业的未来,不在于某一种电池技术路线“一统江湖”,而在于如何像一个高明的指挥官那样,根据战场(应用场景)的瞬息万变,灵活调配不同的兵种(储能类型)。

在工商业储能场景,我们可能更关注锂离子电池的经济模型和循环寿命;在电网侧,巨大的抽水蓄能和即将兴起的压缩空气储能是压舱石;而在我们深耕的站点能源领域,面对全球无数个散落的、环境各异的通信基站、物联网微站,一体化集成能力智能管理能力的价值,甚至超过了电芯本身。你需要把光伏板、电池柜、PCS、柴油发电机、环境控制系统,以及最核心的“大脑”——EMS,全部紧凑、可靠地集成在一个柜体或方舱内,让它能自己思考、自己优化、自己报告状态。这需要近20年的技术沉淀,需要对电力电子、电化学、热管理、软件算法的跨界融合,这恰恰是海集能从上海出发,将解决方案落到南通与连云港的制造基地,再输送到全球多个严酷环境中的立身之本。

最后,留给你一个开放性的问题:如果我们承认未来的能源网络是“碎片化”的——由无数个发电单元、储能单元和负载单元动态交织而成,那么,你认为衡量一个储能系统优劣的最关键指标,究竟是它的能量密度、成本,还是它在复杂网络中的“可调度性”与“协作能力”?

作者简介

张高工———深耕分布式光伏系统集成与储能优化调度技术。
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汇珏科技集团创立于 2002 年,以通信设备制造与储能系统集成为核心业务。旗下子公司海集能新能源成立于 2005 年,专注数字能源解决方案、站点能源产品及 EPC 服务,主营基站储能、储能电池等,广泛应用于工商业、户用、微电网及通信基站等场景。

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