“新能源+儲能”模式推動新型儲能發(fā)展駛入快車道

　　隨著“雙碳”目標的提出，以風電光伏為主的可再生能源逐漸成為新型能源體系的重要組成部分。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2022年我國風電、光伏新增裝機在1.2億千瓦以上，累計裝機超7億千瓦，2022年風電、光伏新增裝機占全國新增裝機的78%，新增風電光伏發(fā)電量占全國新增發(fā)電量的55%以上。然而，風電、光伏具有波動性、間歇性和隨機性的特點，其大規(guī)模裝機使得電力系統(tǒng)凈負荷在短時(秒至分鐘)、長時(小時到日)和超長時(周、月、年)波動各異，需要電網(wǎng)進行調頻、日內調峰和季節(jié)性調峰。因此，儲能技術的發(fā)展與應用有助于實現(xiàn)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)負荷平衡，有效平抑新能源并網(wǎng)波動，促進可再生能源消納。

　　新能源消納催生儲能需求

　　目前，“新能源+儲能”成為新能源行業(yè)重要發(fā)展模式，國內多個省市也出臺了新能源配置儲能文件，對風電光伏配儲提出明確要求，配儲比例多在10-15%，時長多為2小時。隨著新能源發(fā)電量占比的進一步提升，新能源配儲將成為解決新能源消納及維持電網(wǎng)穩(wěn)定性的主流模式。具體來說，在發(fā)電側，儲能可參與到可再生能源并網(wǎng)、電力調峰、系統(tǒng)調頻與輔助動態(tài)運行等場景。在電網(wǎng)側，儲能可起到支撐電力保供、提升系統(tǒng)調節(jié)能力以及支撐新能源高比例外送等作用。在用戶側，儲能可用于提高電力自發(fā)自用水平、進行峰谷價差套利、容量電費管理以及提高電能質量等。

　　新型儲能技術多元化發(fā)展

　　在各類儲能技術當中，抽水蓄能技術成熟可靠、全生命周期儲能成本低，是當前儲能裝機主力。2021年9月國家能源局發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》中指出，2025年，抽水蓄能投產總規(guī)模較“十三五”翻一番，達到6200萬kW以上;到2030年，抽水蓄能投產總規(guī)模較“十四五”再翻一番，達到1.2億kW左右。

　　根據(jù)中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟(CNESA)不完全統(tǒng)計，截至2022年底，我國已投運的儲能項目累計裝機達59.4GW，同比增長37%。其中，抽水蓄能仍占據(jù)最大比重，累計裝機達46.1GW。然而，抽水蓄能電站存在廠址選擇不靈活、建設投資規(guī)模大、建設周期長等缺點，無法滿足新能源裝機快速上漲的需求以及新型電力系統(tǒng)對儲能靈活配置與多元化的要求。因此，新型儲能技術有望在“十四五”和“十五五”期間與抽水蓄能一起在各類源網(wǎng)荷場景下發(fā)揮電力系統(tǒng)調節(jié)與安全保障作用。CNESA統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2022年國內新增規(guī)劃在建的新型儲能項目規(guī)模達到101.8GW/259.2GWh，且大部分項目都將在1-2年內完工并網(wǎng)，預計“十四五”期間，新型儲能年復合增速保持在55-70%之間。

　　新型儲能技術總體可以分為化學儲能和物理儲能，前者包括鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池和氫儲能等;后者主要包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能和重力儲能等。在新型儲能技術中，目前鋰離子電池仍占據(jù)絕對地位，鉛炭電池技術較為成熟且成本低，在備用電源中占有一定市場份額。鈉離子電池、液流電池、壓縮空氣、重力儲能、氫儲能等其他新型儲能技術尚處于發(fā)展初期。未來，隨著安全性、度電成本、初始投資成本以及循環(huán)壽命等方面的改進，新型儲能技術有望在“十四五”期間實現(xiàn)突破發(fā)展。

　　隨著國內動力電池產業(yè)的飛速發(fā)展，鋰離子電池已經形成完備產業(yè)鏈，在儲能領域適用于短時與中長時儲能。未來仍需要通過電池材料、電芯結構、PACK工藝等方面的改善實現(xiàn)儲能鋰電池性能與安全雙升，包括但不限于磷酸錳鐵鋰材料、正極補鋰技術、刀片電池、4680大圓柱電池等材料與結構創(chuàng)新。未來隨著固態(tài)電池技術的開發(fā)與成功，將進一步實現(xiàn)400-500Wh/kg的能量密度以及高安全性。

　　鉛炭電池在鉛酸電池負極中加入活性炭，為一種電容型鉛酸電池，使其在鉛酸電池原有功率密度基礎上，大幅改善充放電性能。同時，鉛炭電池安全可靠，度電成本低，鉛易回收循環(huán)，是當前相對經濟可行的電力儲能技術路線之一，適用于大規(guī)模、長時儲能場景。

　　液流電池是一種將活性物質存在于液態(tài)電解質中的電池技術。與鋰離子電池相比，具有安全性高、循環(huán)壽命長、電解液可循環(huán)再生利用等優(yōu)勢，是大規(guī)模長時儲能技術之一。然而，液流電池在性能上存在能量密度低、儲能效率低、初始投資成本高等問題，需要進行離子交換膜、雙極板、石墨氈等關鍵材料的開發(fā)以及鐵鉻與鋅溴液流電池體系的示范推廣，以期降本增效。

　　鈉離子電池儲能機理與產業(yè)鏈與鋰離子電池相似，能量密度接近磷酸鐵鋰電池，可替代部分鐵鋰電池儲能場景。但其產業(yè)化布局仍處于初期階段，需要正負極材料體系、電解液與集流體的調試與改善，并完善產業(yè)鏈配套。未來憑借其豐富原料來源與工藝成熟，有望在儲能領域嶄露頭角。

　　氫儲能通過利用間歇波動、富余電力制得氫氣進行儲存，電力輸出不足時，通過燃氣輪機或燃料電池發(fā)電供給電力，是跨周期、大規(guī)模理想儲能形式，相比于電池儲能方式具有容量增減適應性強、儲能成本低等優(yōu)勢。但由于全過程包括制氫和發(fā)電兩次能量轉化，能量整體利用效率偏低，目前總體經濟性較差。未來需要在電解制氫與氫發(fā)電環(huán)節(jié)通過技術突破以提高轉化效率，同時需要發(fā)展利用高能量密度的儲氫形式，以解決大規(guī)模儲氫占地面積大、容器要求高等難點。

　　物理儲能技術方面，壓縮空氣儲能是指在電網(wǎng)負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，在高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電的儲能方式，適用于大功率、長時儲能場景。未來需要進一步攻關大排量、高壓力、高效率的壓縮機與透平機，不斷提升儲能效率，實現(xiàn)百兆級示范項目落地。固體重力儲能類似于抽水儲能，通過電力將重物提升至高處儲存重力勢能，通過重物下落將重力勢能轉化為動能，進而轉化為電能。其具有安全性高、環(huán)境適應性強、循環(huán)壽命長、低成本等特性，有望同鋰電池儲能與抽水蓄能形成互補。當前固體重力儲能仍需要不斷驗證、解決系統(tǒng)自動化穩(wěn)定運行等問題，并不斷降低綜合造價，提升能量轉換效率和系統(tǒng)擴展性。飛輪儲能是指利用電動機帶動飛輪高速旋轉，再用飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電的儲能技術，具有響應快、高功率、長壽命等優(yōu)勢，適用于短時大能量儲能場景，包括高鐵動能回收、航母飛機彈射器、航天發(fā)射器等。我國飛輪儲能技術相對歐美日落后，設備依賴進口，未來需要各方協(xié)同，實現(xiàn)技術的彎道超車。

　　新型儲能有望“十四五”期間實現(xiàn)規(guī)?；瘧?/strong>