中國儲能網(wǎng)訊：當前，世界各國的電力系統(tǒng)正在經(jīng)歷深刻的變革。隨著技術進步與成本下降，可再生能源飛速發(fā)展，與可再生能源相關的系統(tǒng)集成問題日益突出。電力系統(tǒng)靈活運行能力被視為電力系統(tǒng)優(yōu)化的關鍵，提高系統(tǒng)靈活性對可再生能源并網(wǎng)至關重要。
日前，歐洲電力傳輸系統(tǒng)運營商協(xié)會發(fā)表了一份報告，重點對目前歐洲電力系統(tǒng)中新興靈活性研發(fā)與應用進展進行了梳理。
工業(yè)負荷需求響應
技術特點：高負荷用電行業(yè)具有較大的負載和快速的響應時間，可以根據(jù)電網(wǎng)情況調整用電，工業(yè)負荷還可以通過調整其有功和無功功耗提供電壓支撐服務。
技術成熟度：應用期。
技術應用情況：歐洲許多的高負荷用電工業(yè)企業(yè)已經(jīng)參與柔性電力市場。德國斯圖加特的示范項目可以為電網(wǎng)提供0.4Hz的頻率調整儲備服務，鋁生產(chǎn)企業(yè)可以提供連續(xù)48小時的±?25?%額定負荷變化服務。
技術發(fā)展趨勢：企業(yè)在利用可再生能源電力生產(chǎn)綠色產(chǎn)品的同時，向電網(wǎng)公司提供輔助服務，開辟新的收入來源。
電動汽車需求響應
技術特點：電動汽車作為電網(wǎng)的分布式儲能，利用電動汽車與電網(wǎng)雙向互動（V2G）的聚合需求響應為電網(wǎng)提供調頻、調峰和調壓服務。
技術成熟度：研制期和示范期。
技術應用情況：歐洲Red Eléctrica公司開發(fā)的Cecovel管理平臺已能實現(xiàn)1500輛電動汽車的監(jiān)測和需求預測，在晚上用電高峰有約三分之一的汽車參與需求響應，平均每80～90輛電動汽車可以實現(xiàn)2s內提供0.25MW容量的需求響應。
技術發(fā)展趨勢：依托管理平臺統(tǒng)籌大量電動汽車的充放電，通過智能充電軟件與汽車控制系統(tǒng)集成，提升需求響應效果。
電池儲能
技術特點：基于電池儲能為集中式和分布式電網(wǎng)提供調頻、調峰、調壓等輔助服務，具有響應速度快、應用場景廣的優(yōu)勢。這里提到的電池主要指中型電池組和家用小型電池的聚合。通過調整電池充放電的峰值速率還可以對負荷曲線實現(xiàn)平滑處理。
技術成熟度：應用期。
技術應用情況：與其他儲能技術相比，中型電池組具有更高的能量容量，加之快速的響應時間，使其非常適合向電網(wǎng)提供調峰服務，歐盟“地平線2020計劃”下的ELSA項目已充分展示了這一點。另一些示范項目，如SENISBLE、OSMOSE等，證實了電池儲能的電壓支撐功能。OSMOSE項目還將電池儲能與飛輪、超級電容結合，綜合提供調頻、調峰和慣量支撐。NAIDES項目的目標是開發(fā)基于鈉離子電池的儲能技術，相比鋰離子電池儲能成本大幅下降的同時，保證電池的安全、循環(huán)壽命和能量密度。
技術發(fā)展趨勢：提升電池技術經(jīng)濟性、使用壽命、能量密度、安全性，優(yōu)化電池充放電循環(huán)，與其他儲能技術和發(fā)電技術協(xié)同使用為電網(wǎng)提供靈活調節(jié)支撐。
冀北秦皇島儲能二期項目
機械儲能
技術特點：機械儲能主要包括壓縮空氣儲能、液態(tài)空氣儲能和飛輪儲能。其中，壓縮空氣儲能將空氣壓縮后用于驅動透平發(fā)電，液態(tài)空氣儲能將空氣冷卻為液態(tài)后用于驅動透平發(fā)電，壓縮空氣儲能和液態(tài)空氣儲能可以用于調峰和調頻；飛輪儲能具有最快的響應速度，主要用于調頻。
技術成熟度：壓縮空氣儲能和液態(tài)空氣儲能處于示范期，飛輪儲能處于應用期。
技術應用情況：目前實際運行的壓縮空氣儲能示范項目的效率只有54%左右；飛輪儲能示范項目已可實現(xiàn)4 × 150kW，通常與電池儲能、超級電容等集成提供混合儲能解決方案。
技術發(fā)展趨勢：對于壓縮空氣儲能和液態(tài)空氣儲能，提升響應速度和能量轉換效率；對于飛輪儲能，提升與其他儲能技術集成耦合應用效果。
中國能建設計的世界首座非補燃壓縮空氣儲能電站
江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目
超級電容
技術特點：超級電容可以為電網(wǎng)提供短時高功率支撐，主要用于調頻。
技術成熟度：應用期。
技術應用情況：超級電容已在OSMOSE項目中與飛輪儲能和電池儲能集成，綜合提供調頻、調峰和慣量支撐。
技術發(fā)展趨勢：作為混合儲能解決方案的一部分，與其他儲能方式集成使用。
儲熱
技術特點：將能量以熱能形式存儲并在需要的時候通過汽輪機發(fā)電將能量釋放。儲熱的方式主要包括：1）固體儲熱，可以實現(xiàn)1周以上的熱能存儲，用于長時儲能調峰；2）熱流體（如熔鹽）儲熱，響應速度快于固體儲熱，儲熱時長通常為幾天。儲熱還可以與城市能源系統(tǒng)耦合，儲存的熱量不再用于發(fā)電而是滿足區(qū)域供熱和供冷需求，實現(xiàn)更高的能源利用效率。
技術成熟度：示范期和應用期。
技術應用情況：德國漢堡的示范項目已能實現(xiàn)130MWh的儲熱效果，蓄熱裝置為1000噸的固體儲熱材料，并計劃未來實現(xiàn)超過1GWh的儲熱。
技術發(fā)展趨勢：與火電廠熱力循環(huán)系統(tǒng)集成，為鍋爐和汽輪機提供緩沖器效果，在鍋爐持續(xù)運行的情況下，改變汽輪發(fā)電機組電力輸出，系統(tǒng)反應時間小于7s。
氫氣和甲烷生產(chǎn)
技術特點：電能可以通過轉化為化學能的方式存儲在氫氣和甲烷等化學產(chǎn)品中。這些化學產(chǎn)品的生產(chǎn)針對可再生能源消納量身定制，具備大容量且快速頻繁變負荷的能力，可以根據(jù)電網(wǎng)用電和電力生產(chǎn)之間的不平衡調整其電力消耗，從而為電力系統(tǒng)的靈活性提供支撐。化學儲存同樣也是一種儲存可再生能源的方法。生產(chǎn)的氫氣和甲烷可以直接用于燃氣電廠的發(fā)電，或為氫燃料電池汽車提供燃料。
技術成熟度：示范階段初期。
技術應用情況：已有示范項目以生產(chǎn)的氫氣和甲烷作為微型燃氣輪機的燃料。
技術發(fā)展趨勢：氫氣的生產(chǎn)采用質子交換膜（PEM）電解水制氫，進一步提升裝置的響應速度、容量和制氫效率，并利用二氧化碳合成甲烷和甲醇。
安徽金寨儲能示范項目
虛擬電廠
技術特點：虛擬電廠(VPP)，是一種可以匯聚成千上萬的電力生產(chǎn)商，消費者和儲能單元，并通過智能控制其并網(wǎng)和消納，獲得高度靈活性的一系列電力系統(tǒng)技術。通過分布式電力管理系統(tǒng)，虛擬電廠技術將分布式可再生能源發(fā)電和電池儲能聚合，使其能夠參與電力平衡及輔助服務市場。聚合服務還可以為眾多的小型能源生產(chǎn)者提供必要的技術支撐、優(yōu)化控制和管理，從而使聚合后的靈活性資源穩(wěn)定可控，在市場中成為一個負責可靠的主體。
技術成熟度：示范期。
技術應用情況：歐洲多國基于虛擬電廠的理論研究，已開展了一系列工程示范項目。
技術發(fā)展趨勢：通過虛擬電廠將能源網(wǎng)絡與不同利益相關者連接起來，實現(xiàn)局部能源系統(tǒng)的整體運行優(yōu)化和獨立性，促進可再生能源發(fā)展。
具有離網(wǎng)獨立運行可靠性的微電網(wǎng)
技術特點：當微電網(wǎng)具有更高容量的公共儲能、更多的本地電力和消費、更活躍的本地電力市場交易時，便具備更長時間離網(wǎng)運行的可靠性。
技術成熟度：研制期。
技術應用情況：目前在歐洲有數(shù)百個正在運行的微電網(wǎng)示范項目，以挪威赫瓦勒微電網(wǎng)為代表，其基于當?shù)氐陌l(fā)電設施、公共儲能電池等，可以在與主網(wǎng)斷開的情況下，為當?shù)鼐用?、市政辦公、公共設施等提供長達20小時的供電。但赫瓦勒微電網(wǎng)所應用的電池儲能系統(tǒng)過于昂貴，且光伏發(fā)電占比過大導致與主網(wǎng)斷開時部分時段需減少光伏發(fā)電量。
技術發(fā)展趨勢：可以更多的基于可再生能源，具備更強的離網(wǎng)運行靈活性和可靠性，在具備風能和太陽能資源條件的島嶼上部署。
基于分布式發(fā)電的系統(tǒng)黑啟動
技術特點：分布式發(fā)電的大幅增長為開發(fā)系統(tǒng)黑啟動新方法提供了可能。當大電網(wǎng)完全或部分停電時，在沒有外部電力輸入的情況下，基于一個或多個分布式發(fā)電設施（包括分布式燃機、生物質發(fā)電、水電站、風電、光伏等）重新恢復每一個區(qū)域配電網(wǎng)，并擴展支撐整個電力系統(tǒng)的重新啟動。
技術成熟度：研究期。
技術應用情況：仍處于初期階段。
技術發(fā)展趨勢：提升技術可行性，與傳統(tǒng)電網(wǎng)啟動方式協(xié)同使用。
