A与储能技术市场应用
时间: 2024-04-28 15:39:10 |   作者: 技术专题

  分布式储能类型多样,内部的物理和化学反应机理复杂,且需要协同运行,加之配套的高比例可再次生产的能源和高比例电力电子装备等设备,使得储能具有系统强非线性、不确定性和时空尺度多样性等复杂技术特征。传统基于数学模型的储能系统分析和控制手段需要获取系统内部具体的参数和状态,但实践过程中精确的参数辨识较为困难,很多状态往往不可观测,此外,大规模、多尺度和高维的数值模拟仿真也对算力提出了较高要求。作为数据驱动方法代表,人工智能及其相关的大数据、云计算和先进传感计算技术有望成为解决分布式储能建模、分析和控制的新型解决方案,从而避免复杂的数学建模过程,提升计算效率和准确性。

  为顺利实现2030年的“碳达峰”和2060年的“碳中和”目标,发展以可再生、分布式、联起来、开放式、融进去为特征的能源互联网至关重要。分布式储能是有效改善间歇性可再次生产的能源功率波动、能量供需平衡以及电压/频率稳定性等问题的关键支撑技术之一。同时,随着电气广域量测技术的发展和外部信息(环境、气象、社会等)等大量数据的接入,各环节全面数字化和调控体系高度智能化推动了人工智 能(artificial intelligence,AI)在电力系统中的广泛应用。将AI应用于分布式储能的建模、分析和控制已成为近年来的热点研究方向。

  分布式储能是一种容量小且普遍靠近负荷侧的储能配置形式,常应用于中低压配电网及智能微电网中。相较于集中式储能,分布式储能安装地点灵活、投资费用低,功率介于几千瓦至几兆瓦之间,持续放电时间比较短,且容量一般不大于10 MW?h。近年来,国内外政府、企业已展开分布式储能的工程建设项目实践和配套政策制定。2018年,由国网江苏省电力有限公司主导实施的全国规模最大用户侧分布式储能项目正式在镇江新区落地,总投资金额达5亿元,充电功率合计3.15万 kW,电池容量合计 25.2 万 kW?h。2020 年,美国特斯拉公司开发了电池储能管理软件平台Autobidder,该平台融合了机器学习、优化算法等技术,其目标是最大化用户利益,在市场环境下根据不同用户的需求和风险大小进行电池组运行优化。2022年,加拿大政府和洛克希德?马丁公司投资1 900万美元用于太阳能+储能项目,太阳能板和电池产生的电能将输入到阿尔伯塔互联电网系统,补偿电网高峰供电需求。澳大利亚分布式光伏以及集中式可再次生产的能源发展迅速,推动了数万套配套分布式光伏的小型家用储能系统的安装,澳大利亚能源市场委员会于2021年发布规则草案,允许电网公司在网络阻塞时对用户上网电量进行收费,这进一步激发了市场对家用储能的需求。截至2020年年底,德国的光伏电池储能系统已超越5万台,由于德国电池储能系统和光伏系统价格下降,上网电价下降,销售电价上升,光伏电池储能系统拥有非常良好的经济性。

  AI在电力系统中的应用方向可总结为分类、拟合和优化三大类问题。就具体场景而言,人工智能已应用于负荷和新能源发电预测、暂态稳定性分析、电力设备故障诊断、电网优化运行和储能控制方法等多种不同场合。从20 世纪 80 年代开始,人工智能在电力系统的早期研究集中在专家系统的应用,例如:电气操作票的自动开出和校核。专家系统对数据量需求小,但知识获取依赖领域专家的经验,自主学习能力差。同期相关技术还包括形式简单的反向传播(back propagation,BP)人工神经网络。受限于当时电力系统的数据采集存储和算力瓶颈,BP人工神经网络训练所需样本短缺,且不足以满足在线使用需求。随着电力系统中先进通信和计算机硬件技术的一直更新发展,以及海量电力大数据的积累,新一代人工智能由传统知识表示转向深度、自主知识学习,深度学习成为电力系统近期研究热点。

  针对AI在分布式储能技术中的应用问题,本文简要回顾了AI在电力领域的发展历史及其在分布式储能技术中的应用适配性,归纳总结了AI在微电网、智能楼宇和车网协同(vehicle-to-grid,V2G)3种不同尺度场景下的分布式储能中的具体应用方向和研究成果,并对未来AI在分布式储能中的应用前景进行了展望,以期为分布式储能的智能化研究和发展提供有益参考。

  户用储能是2022年储能产业最火热赛道之一。俄乌冲突刺激欧洲光伏+家储装机大爆发,2022年1-5月仅德国已有超10万台户用储能产品装机,意大利、西班牙和东欧户用储能装机全年处于供不应求状态,户储订单普遍已排至2023年4月。

  叠加全球材料与能源通胀危机强化户用储能项目经济性,户用储能加速爆发。从户用储能电池竞争格局来看,宁德时代、比亚迪、鹏辉能源等在2022实现了迅速增加,其中鹏辉能源在2022年H1实现6倍增长。

  海辰储能、远东电池、瑞浦兰钧、中天科技等加速在户用储能赛道竞逐,呈现高增长态势。从户用储能电池本身来看,主要仍以100Ah、50Ah方形铝壳电池为主。不过,大圆柱电池涌入户用储能赛道,以40、46系为主,将成为户用储能电池赛道重要的电池选择之一。据GGII统计,2022年度户用储能电池出货量为25GWh,同比增354.5%。

  受全球经济景气度下滑、ICT投资放缓和国内通信运营商集采招标推迟,2022年通信储能出货规模出现负增长。

  用于通信备电电芯循环大约在2000次左右,倍率普遍在0.5C。从成本与稳定性等方面考量,磷酸铁锂在中短期为通信储能的主流选择。但伴随钠离子电池等逐步发展,未来,钠离子电池以及突破一致性难题的退役电池将逐步扩大市场占有率。据统计,2022年通信储能电池出货量为9GWh,同比下降25%。

  从便携式储能赛道来看,2022年继续处于高增态势。一直以来,便携式储能赛道被业界视为一条蓝海赛道。分析认为,便携式储能三大驱动力明显:1)主流系统带电量从300Wh以下提升至2022年的800-1000Wh水平,大功率化趋势明显;2)出口需求持续兑现,受美澳野营经济、欧洲天然气紧缺危机、日韩救灾备电需求刺激,便携式储能成为2022年跨境电子商务最火类目之一,出货延续2021年高增长态势;3)2022年以来国内大量企业涌入便携式储能赛道,小米、公牛、传音等消费电子电器巨头陆续入局,刺激资本大幅度注入该产业。


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