新時代下新能源儲能技術創(chuàng)新發(fā)展問題研究

付凌云，張韓，郭繼強，公文琪，徐騁，詹尚偉

（國電電力甘肅新能源開發(fā)有限公司，甘肅 酒泉 735000）

在國家政策的大力扶持下，我國新能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模正在逐漸擴大，研發(fā)資金的投入也在逐年增多，使得綜合實力也在不斷地加強，現(xiàn)如今已經(jīng)獲得了群眾的認可。新能源儲能技術在科技方面與環(huán)保方面現(xiàn)如今已取得了一定的突破，在我國政策支持下整體的發(fā)展速度正不斷加快，未來需要從綜合方面入手，以此使新能源儲能技術與生態(tài)體系契合，最終達成預期目標，下面將對此展開分析與論述。

1 新能源產(chǎn)業(yè)概述

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，新能源儲能技術也進行了相應調整，一些精密加工技術、系統(tǒng)控制技術和集成自動化技術被有效應用，不僅在一定程度上提高了生產(chǎn)效率，且保證了全過程的安全性和穩(wěn)定性。在當前不可再生能源制約的大前提下，為了能夠切實改變當前匱乏的這一現(xiàn)狀，各行業(yè)爭相開展研究工作，為此新能源儲能技術應運而生，2021年，新能源儲能電站并網(wǎng)試驗成功，標志著我國新型儲能技術的研發(fā)和應用取得重大突破，但就目前情況來看，我國新能源產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中仍然存在一定的局限與不足，與傳統(tǒng)的不可再生能源儲能相比，未能突出優(yōu)勢與便利，難以為群眾提供更加便利的服務。當前我國新能源儲能已與充電站結合，這樣能夠更好地支撐新能源汽車的快充負荷，使得電網(wǎng)的負荷得到有效地減少，將新能源汽車的優(yōu)勢與作用發(fā)揮出來，力爭創(chuàng)新出成本更低、效能與性能更高的新能源儲能技術，從而進一步推動新能源汽車產(chǎn)生企業(yè)更好、更快的發(fā)展。在綠色可持續(xù)發(fā)展下，新能源儲能技術必須從高質量和低能耗兩個方面入手進行相應的優(yōu)化，注重人-機-環(huán)3個因素的關聯(lián)性，在未來邁入產(chǎn)業(yè)化階段，未來發(fā)展的速度也會隨之不斷加快。

2 新能源儲能作用和盈利模式

2.1 新能源儲能作用

2021年，我國多地區(qū)進行了限電管理，原因在于電力電量均高速增長，在天然氣、煤炭價格高漲的情況下，降低了整體的效益；且由于各區(qū)域的機組發(fā)電能力有限，存在電量消納不足的情況，為此可以配合新儲能技術進行優(yōu)化。儲能是新型電力系統(tǒng)的重要組成，新能源項目的數(shù)量逐步增多，現(xiàn)如今已經(jīng)成為風電與光伏發(fā)電項目的重要組成部分。新能源+儲能模式需要結合實際發(fā)展需求進行研究，根據(jù)儲能方式不同可以分為機械儲能、電磁儲能、電化學儲能等，以此來解決能源供應和能源利用的現(xiàn)存問題。從儲能技術發(fā)展階段來看，電池儲能將會成為未來的主要方向，在儲能后規(guī)劃未來的新能源的應用途徑，從而間接提升經(jīng)濟效益，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供相應的幫助。

2.2 新能源盈利模式

當前我國新能源儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模正持續(xù)擴大，包括配用電側分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中新能源儲能的應用，其中集中式新能源(風能和光能)電站儲能，在2021年，該技術的應用占比約為35%，電力輸配和調頻輔助服務占到總市場的9%左右。在當前的政策環(huán)境下，商業(yè)運營模式主要通過創(chuàng)新模式理念下的“共享儲能”進行營利，結合各類技術輔助服務強化費用結算，協(xié)同跟蹤調度指令提高聯(lián)合計量，標準按照各地輔助服務規(guī)則執(zhí)行。同時，配合安裝儲能能夠減少最大用電需求量，將獨立分散的電網(wǎng)側、電源側、用戶側儲能電站資源進行整合，推動源網(wǎng)荷各端儲能能力全面釋放，在綜合方面實現(xiàn)盈利創(chuàng)新。

3 新時代下新能源儲能技術發(fā)展現(xiàn)狀及其面臨的挑戰(zhàn)

3.1 新能源儲能技術的發(fā)展現(xiàn)狀

儲能是新型電力系統(tǒng)的重要組成，能夠在一定程度上促進新能源發(fā)展，截止至2021年底，我國新能源儲能新增儲能裝機為7397.9MW，累計裝機已經(jīng)達到43.44GW，所有的“新能源+儲能”項目的共同技術特點是功率輸出較為平滑，且在部分地區(qū)成為了區(qū)域發(fā)展的“標配”。儲能技術作為新建風電與光伏發(fā)電項目的重要組成部分，其自身具有一定的靈活性與可調度性，可滿足新型電力系統(tǒng)“兩高一低”的基本控個些求，通過改善輸出特性保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，在儲能技術材料選擇過程中，可以使用鋰化合物，通過正極集流體、正極材料提供相應的能量，切實延長循環(huán)時間，最終通過放電電壓降低放電深度。新能源化學儲能電解液為有機溶液，溶劑分子不能穿越，溫度會受到放電時間增加變化影響，為確保系統(tǒng)設計的性能與安全性，MNS可以通過配置不同類型傳感器、執(zhí)行器，確保電池工作能夠滿足需要。為了能夠打破發(fā)展中的僵局，在優(yōu)化設計中要做好技術更新調整，注重風電與光伏的波動性，在碳中和指導電力清潔化的大趨勢下，要將儲能貫穿于新型輸電系統(tǒng)，做好參數(shù)檢測與狀態(tài)預估，強化故障診斷和安全控制，避免儲能過程中發(fā)生高低溫、過充、過放等情況。

3.2 新能源儲能技術面臨的挑戰(zhàn)

在當前我國新能源儲能技術發(fā)展中，投資回收具有不確定性，儲能項目投資費用無法得到疏導，且由于各項儲能技術的成本與商業(yè)化存在一定的差距，尚沒有哪種技術能夠完全滿足循環(huán)，體系建設仍不完善，相關審批缺乏認定標準，管理規(guī)定和辦法亟需出臺。新能源場站配備儲能的規(guī)模缺乏經(jīng)濟性思考，忽視了不同位置不同資源帶來的差異，不能保證儲能技術的收益率最大化，且由于成本偏高不利于大規(guī)模推廣，最終所取得的效果并不理想。新能源儲能技術研究需要投入大量資金，在前期實踐中難以看到明顯的效果，如資金鏈短接會致使項目的破滅，即便儲能技術研發(fā)成功，在后續(xù)商業(yè)化過程中也難以立即發(fā)揮出自身作用，可能引發(fā)銷售風險、價格風險、質量風險以及定位風險。同時，現(xiàn)階段人才、貿(mào)易與技術等方面仍然缺少完善的體系，可能對后續(xù)發(fā)展帶來的風險，針對此類問題需要進行全局把控，從平衡的角度審視儲能定位，制定儲能技術發(fā)展路線圖發(fā)揮市場潛力及效益，利用分布式光伏強化電力系統(tǒng)調節(jié)能力，通過與電網(wǎng)互動、削峰填谷來進一步實現(xiàn)收益最大化，而國家層面則需要強化扶持完善體制，為行業(yè)后續(xù)創(chuàng)新提供助力。

4 新時代下新能源儲能技術創(chuàng)新發(fā)展的途徑

4.1 強化人才管理

人才是新時代下新能源儲能技術實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的主要途徑之一，為此需要結合實際不斷強化人才管理，在此過程中需要以更宏觀的視角審視儲能定位，做好儲能在各環(huán)節(jié)的布局與配置，做好現(xiàn)有新能源人才培訓工作。人才是新能源儲能技術實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的“第一資本”，當務之急應重點從對物的管理轉到對人的管理，搞活將才、帥才來帶動后續(xù)發(fā)展建設，在實際執(zhí)行過程中需要實行科學的聘用制，敢于引進優(yōu)秀人才，在此過程中藥相應的優(yōu)化各項考核制度，以此強化他們的責任意識，破除狹隘的思想觀念。針對人才外流的嚴峻形勢，需要增強向市場要人才的意識，在人才競爭手段、方式、目標上逐步與新能源市場接軌，從宏觀和微觀上加強對人才的管理，并在此基礎上搞好人才的合理配置，充分考慮到個人的專業(yè)、特長、興趣和開展?jié)撡|，在此過程中注意固強補弱，在此過程中可以與各高等院校進行協(xié)作，鼓勵根據(jù)實際情況給予一定的專項補貼，在公正、公平的基礎上建立機制進行疏導，對于高等人才也要給予更多的關注和支持。同時，在管理過程中需要保證人事制度公開化，各項程序執(zhí)行要有良好的制度作為支撐，著重關注選拔、培養(yǎng)等方面，執(zhí)行公開化、程序化，以此讓人才擁有前進的方向，激發(fā)出員工工作的積極性，致力于行業(yè)未來的發(fā)展建設。

4.2 提升能源貿(mào)易自由程度

能源貿(mào)易自由是提升整體收益的重要組成部分，為此要擴大地域范圍，以電力市場引導“新能源+儲能”規(guī)劃，通過清晰的價格信號賦予“新能源+儲能”自主的權利，實現(xiàn)儲能對新能源在時間、空間上的互補與協(xié)調，對于儲能存儲與釋放所產(chǎn)生的輸配電費，暫由各共享電站按電量進行分攤。在經(jīng)濟性還未達到商業(yè)化時，建議在市場貿(mào)易過程中做好輔助服務費用疏導，建立健全容量補償機制，保障發(fā)電容量的長期充裕，并在此基礎上科學制訂有效容量的計算方法，為新能源+儲能模式的發(fā)展尋求新的盈利途徑。在此基礎上要盡量“還原能源的商品屬性”，開放、規(guī)范、完善的電力市場，不斷調整后續(xù)服務市場、現(xiàn)貨市場等市場化機制，推動自貿(mào)試驗區(qū)對接國際先進規(guī)則，自貿(mào)區(qū)要突出科技創(chuàng)新，加速科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉化，通過更深層次的改革探索，根據(jù)規(guī)則、規(guī)制、管理、標準等制度型開放，激發(fā)市場高質量發(fā)展的動力，最終形成國際合作和競爭新優(yōu)勢，深化資源要素市場化改革，推動加快形成發(fā)展新格局，未來儲能電池和儲能變流器會占到整個產(chǎn)業(yè)鏈總成本的60%和15%，儲能變流器將是整個儲能產(chǎn)業(yè)鏈價值量最大、技術壁壘最高的核心環(huán)節(jié)，將會吃到儲能市場爆發(fā)最大的紅利，為此要支持自貿(mào)試驗區(qū)圍繞新能源全產(chǎn)業(yè)鏈深入開展差別化探索，研究產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的政策措施，積極推動產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，更好服務國內經(jīng)濟社會發(fā)展和對外開放大局，并配合現(xiàn)存完善的電力市場來解決效益問題。

4.3 增強技術開發(fā)

技術開發(fā)能夠進一步提高儲能的安全性、經(jīng)濟性、可靠性，針對當前新能源儲能技術中的各類問題，應加研究優(yōu)化儲能系統(tǒng)拓撲結構，開發(fā)高準確度的監(jiān)測和控制技術，提升儲能的技術經(jīng)濟性?；陔娏κ袌龌母?，需要創(chuàng)新發(fā)展儲能多元化的商業(yè)模式，要先把電芯以并聯(lián)方式組合成模組，在組合成模組時需應用一些結構件體現(xiàn)出自身優(yōu)勢。新能源電池儲能主要包含電芯、匯流排、導熱膠等零部件，所有構件多數(shù)采用鋁合金或者塑料材料，在材料上改進的空間較小，若想進一步提高模組成組效率，需要減少每個電芯分攤的結構件重量，如通過Tesla model3采用圓柱21700代替圓柱18650，在模組結構件不變的情況下，用BMS監(jiān)控信息可容易查找到故障電池，通過進一步減少系統(tǒng)的層級，分攤每個電芯的結構件重量，較比以往的儲能方式，其經(jīng)濟效益可提升10%以上。為此可以將新能源儲能箱當做大模組進行設計，提高電箱空間利用率通過整體排布，為提到了活性物質的占比，可以減少薄隔膜厚度減輕電芯包裝材料質量，采用富鋰錳基固溶體，在新能源高比能量要求下降低導電劑的比例，將活性物質占比提高至97%～98%。同時，要充分考慮充電樁遠程校驗的網(wǎng)絡覆蓋，結合LTE技術接入移動網(wǎng)絡，支撐子網(wǎng)絡提供統(tǒng)一的運營支撐，滿足移動功能的需求，為后續(xù)新能源儲能技術的發(fā)展提供幫助。

4.4 增加資金投入力度

社會能源綠色發(fā)展的責任意識需得到全面普及，實現(xiàn)“財政明補”到“價格體現(xiàn)價值”的全面過渡，后續(xù)應通過價值補償機制推動可再生能源和儲能行業(yè)發(fā)展，對融資風險以及資金鏈斷裂風險的控制，結合各個部門進行良好的分工，并對企業(yè)的當前現(xiàn)狀做好風險評估，有針對性的建立風險預警機制，以備危機發(fā)生而擬采取的方案，做到風險的及時化解。同時，要對融資過程中的危機進行相關的善后處理，完善相關的工作流程與制度，通過對內部資金管理的強化，在財務的運作上嚴格按照規(guī)章制度進行，不斷培育布局戰(zhàn)略性、前瞻性新興產(chǎn)業(yè)，大力實施源網(wǎng)荷儲一體化項目，吸引相關高載能或裝備制造產(chǎn)業(yè)入園，并不斷加強新能源運營、設計、施工、運維合作，以此滿足于新能源儲能一體發(fā)展新格局。在此基礎上需要加強資金投入管理，在“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標的驅動下，預計未來10年要新增12億kW以上的太陽能和風電，將帶來12萬億元的巨大市場，為實現(xiàn)新能源高效消納，需要政策引導和市場機制配合，2021年1月22日，國家能源集團、中國國新、中國東方聯(lián)合發(fā)起投資基金合伙協(xié)議在北京簽署，整體規(guī)模為100.2億元，主要投資方向為風電、光伏產(chǎn)業(yè)，以及氫能、儲能、綜合智慧能源等新興產(chǎn)業(yè)的新技術項目，預計將撬動約500億元的資金流向新能源產(chǎn)業(yè)，提高清潔能源或零碳、低碳能源的占比，為后續(xù)行業(yè)發(fā)展提供相應的幫助。

5 結語

在當前新時代背景下，新能源儲能技術已成為未來主要發(fā)展方向，若想切實做好優(yōu)化，離不開國家相關政策的支持，最終使得研發(fā)逐漸成熟。新能源儲能技術對于我國實現(xiàn)綠色發(fā)展有著十分重要的作用，為此在發(fā)展過程中應融入各類現(xiàn)代化技術，實現(xiàn)生產(chǎn)制造全過程規(guī)范化、標準化，做好風險控制工作，與市場的調查緊密結合，強化市場利益以及輔助服務，從而為優(yōu)化創(chuàng)新提供相應的支持。