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中科院电工所霍群海：混合储能技术在用户侧中的应用
发布时间：
2025-10-20 00:00
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概要：
10月10-12日，由中国电池工业协会主办的IBIE2025电池博览会同期会议2025中国国际电池应用大会暨第三届中国国际新型储能发展峰会在深圳召开。中国科学院电工研究所副主任霍群海，发表《混合储能技术在新型电力系统中应用研究》的演讲报告，主要针对用户侧的具体应用作详细分析
10月10-12日，由中国电池工业协会主办的IBIE2025电池博览会同期会议2025中国国际电池应用大会暨第三届中国国际新型储能发展峰会在深圳召开。中国科学院电工研究所副主任霍群海，发表《混合储能技术在新型电力系统中应用研究》的演讲报告，主要针对用户侧的具体应用作详细分析。
霍群海在会上指出，混合储能在电网、交通运输、特种车辆等多领域展现出巨大应用潜力，目前众多示范项目正加速推进。9月30日国家发改委发布的专项行动方案，为储能产业发展注入强劲动能。该方案明确提出，将初步建成适配新型电力系统稳定运行的多元储能体系，构建多元互补、高效运营的整体格局，为我国绿色能源转型提供坚实支撑。
因单一储能难以满足多元需求，混合储能通过融合多种储能类型实现优势互补，目前以能量型与功率型储能混合应用为主，超级电容器与锂电池、全钒液流电池等组合已广泛落地。值得关注的是，长时储能与氢能融合的新业态正逐步兴起，热储能、冷储能与电储能协同发展成为行业新趋势。德国实践项目显示，冷热电储能配合可降低约50%的总体成本。我国已布局2030国家科技重大专项，聚焦冷、热、电储能协调运行，旨在提升综合能效与经济性，这将为混合储能技术开辟更广阔的发展空间。
在应用场景上，他指出，除AGC调频等常见领域外，混合储能在电动汽车混合储能系统中，如混合储能轨道供电（有轨电车/电动汽车），如德令哈新能源汽车是用的混合储能系统，另外零碳园区接入高比例可再生能源也是混合储能的解决方案中展现独特优势。传统电网的储能发展需求相对比较小，但是新型电力系统从供应侧来看，风光新能源波动性、间歇性、随机性影响比较大，负荷侧峰谷差也在不断拉大，容量最大负荷持续攀升，新型电力系统平衡难度增大，支撑混合储能发展的驱动力将不断增强。
在具体实践方面，团队针对新能源并网波动问题，创新采用双层设计优化混合储能配置：内层通过混合储能功率优化分配提升系统运行效率，有效解决蓄电池寿命短的难题；外层构建全寿命周期成本模型，实现约束下的最佳容量优化最佳优化，使蓄电池寿命提升超2倍，显著降低综合成本。
双层配置策略可以实现成本降低以及寿命延长。能量管理策略方面，针对以新能源为主体园区做了燃料电池、超级电容、锂电池进行综合能量管理，采用三层分层能量管理策略对它进行能量管理，上层是小时级百分之百清洁能源供电实现储能经济运行，中间层采用随机模型预测控制，在更短时间内修正上层误差，下层基于庞特里亚金极小值原理混合储能功能优化分配，实现分钟级的随机波动平抑。
通过几种方法进行对比，通过混合储能技术，降低了功率波动，解决了随机波动变化下功率波动对主电网的影响问题。
应用案例方面，霍群海分享中科院先导专项成果 —— 张家口百分之百可再生能源示范工程。该项目一期覆盖 1.8 万平米酒店与 2.8 万平米新民居，实现 4.6 万平米区域电热气全清洁能源供应，并通过能源综合管控做到了48小时之内电热气完全本地自供。项目核心采用锂电池与超级电容器混合储能系统，解决了包括变换器拓扑、系统集成、锂电控制、单元隔离等技术应用难题，保障酒店及园区稳定供电。
霍群海强调，混合储能是零碳园区实现百分百清洁能源应用的关键，结合储热储冷技术，将进一步提升能源综合利用效率，为绿色能源转型提供实践样板。
第二个案例是刚刚结题的国家重点研发计划项目 —— 宁波港港口混合储能项目成果。他指出，港口作为用电大户，因桥吊、起重机等设备产生的冲击性负荷，导致电网回馈量大、碳排放高。有些船停泊期间碳排放量相当于10万辆小汽车的碳排放规模，在国家大力推进绿色港口、零碳港口建设的背景下，转型需求迫切。
项目团队基于港区拓扑结构，创新提出柔性互联、共享储能、氢电耦合、多站融合等思路综合控制策略，并结合港区新建的3.66兆瓦光伏和12.5兆瓦风电，量身定制混合储能配置方案。针对氢能经济性难题，团队将本地富余新能源转化为氢能，应用于氢气叉车、桥吊等设备，通过减少氢能储运环节，显著降低运营成本。项目采用超级电容、锂电与氢储能的混合配置，通过混合储能+氢能深度混合形式缓解新能源功率倒送，实现了港区稳定运行。在港区风电光伏本身有很大的功率波动性，包括配超级电容器、配锂电池实现自身波动平抑。混合储能刚好挂在10千伏母线下，我们做了混合储能控制策略之后也能解决一小部分问题，没有完全解决负荷侧波动问题，就是岸桥冲击性负荷向电网回馈能量的问题。
继上一项目顺利验收后，团队今年再添新成果，成功获批港区国家重点研发计划项目。该项目聚焦两大核心方向，一是推动更高比例新能源接入港区能源系统，二是针对性开展能效提升技术攻关。
针对港区能源运行中的关键痛点，项目团队创新引入混合储能方案。通过该方案，有效回收制动能量，大幅缓解冲击负荷波动对系统的影响。同时，针对制氢过程中启停慢、调控响应滞后的问题，项目构建 “电储能 + 氢储能” 协同运行模式。依托电储能的快速响应优势，平滑氢储能运行曲线，并结合 EMS 调度管理系统，最终实现港区新能源整体利用效率最大化与能源自洽。
该项目的实施具备显著经济价值。当前浙江地区风电、光伏度电成本约 0.1-0.2元，西部北部地区已降至0.1元左右，而港区工业用电价高达 0.93-0.96元。通过最大化利用本地新能源，可大幅降低港区用电成本，为区域绿色低碳发展与产业降本增效提供关键技术支撑。
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