隨著我國新能源產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步推進，市場不斷擴大，新型儲能行業(yè)正在地平線上噴薄而出。
2023年5月24日—26日，中國化學與物理電源協(xié)會主辦的第十三屆中國國際儲能大會在杭州舉行，業(yè)內(nèi)人士廣泛探討了儲能行業(yè)發(fā)展的新趨勢、新路線和新技術(shù)。跟往屆會議最大的不同是，此次會議增設(shè)了“長時儲能”的分論壇，并得到了嘉賓和參展者的熱烈參與。
5月27日，中國化學與物理電源協(xié)會秘書長王澤深在接受澎湃新聞記者專訪時指出，可再生能源滲透率提升催生多時間尺度儲能需求，長時儲能具備多種優(yōu)勢，因此在我國具有較為廣闊的市場前景。
在長時儲能諸多技術(shù)路徑中，液流電池尤其是全釩液流電池目前備受資本市場關(guān)注。王澤深認為，全釩液流電池還存在能量密度低、工作溫區(qū)窄、初始成本高的瓶頸，未來有待技術(shù)的進步予以解決。
何為長時儲能?據(jù)王澤深向澎湃新聞記者介紹，“長時儲能一般是指4小時以上的儲能技術(shù)，儲能系統(tǒng)可以實現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)。長時儲能具備提升新能源消納能力、替代傳統(tǒng)發(fā)電方式的潛力，可為電網(wǎng)提供充足的靈活性資源，可以有效降低電網(wǎng)運行成本，具備更強的峰谷套利和市場盈利能力。”
具體來看，可再生能源滲透率提升催生了多時間尺度的儲能需求
“用戶負荷、風力發(fā)電、光伏發(fā)電等的不確定性使得電力系統(tǒng)在維持功率平衡方面存在較大困難，需要在分鐘級、小時級、日級、季度級乃至年度級等多時間尺度上預(yù)先規(guī)劃以保證電力系統(tǒng)靈活性。”王澤深說，“針對不同的功能，所需的儲能系統(tǒng)持續(xù)時長存在顯著差異——短持續(xù)時間儲能一般側(cè)重于保證電力系統(tǒng)在瞬時擾動下保持平衡等電網(wǎng)安全性問題，而長持續(xù)時間儲能一般側(cè)重于實現(xiàn)峰谷時期供需匹配等經(jīng)濟性問題。”
根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預(yù)測，到2050年長時儲能儲電量將占到全部儲能儲電量的95%，成為提供能量調(diào)節(jié)能力重要手段。
而在王澤深看來，長時儲能具備多種優(yōu)勢。首先，長時儲能具備提升新能源消納能力、替代傳統(tǒng)發(fā)電方式的潛力。“目前，‘可再生能源+長時儲’成為消納可再生能源、替代傳統(tǒng)火電廠的重要解決方案之一。”王澤深說。
其次，長時儲能可以為電網(wǎng)提供充足的靈活性資源。“高比例風光并網(wǎng)后，電力系統(tǒng)瞬時功率變化更為劇烈，而傳統(tǒng)火電機組因爬坡約束和機組啟停限制難以快速并長期跟蹤負荷需求，電網(wǎng)面臨頻率穩(wěn)定及功率實時平衡問題，長時儲能兼顧儲能系統(tǒng)快速響應(yīng)特點及長期輸出能力有望成為調(diào)頻主力。”王澤深說。
而中國科學院院士、南方科技大學碳中和能源研究院院長趙天壽在此次大會中也同樣指出，在太陽能等可再生能源發(fā)電占比非常低的情況下，可以用火電來應(yīng)對調(diào)配的需求，但是未來如果光電和風電的占比達到70%以上，這種調(diào)配必須通過長時儲能來實現(xiàn)。
全球咨詢機構(gòu)麥肯錫此前預(yù)計，長時儲能的潛在市場空間將從2025年開始大規(guī)模增長。隨著可再生能源占比提升，2025年長時儲能全球累計裝機量將達到30-40 GW(對應(yīng)儲能容量約1TWh)，累計投資額約500億美元。
2021年7月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》，提出堅持儲能技術(shù)多元化目標，實現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長時儲能技術(shù)進入商業(yè)化發(fā)展初期。
液流電池成為熱捧，需提高電池性能，降低初始成本
目前的長時儲能技術(shù)路線中，有傳統(tǒng)的抽水儲能，也有新型的電化學儲能如液流電池，另還有壓縮空氣儲能等。而在液流電池中，又可以細分為鐵鉻液流電池、全釩液流電池、鋰離子液流電池、多硫化鈉溴液流電池等。
在此次大會中，中國科學院院士趙天壽也介紹了液流電池的特點。不同于傳統(tǒng)的電池，液流電池的電能儲存在電池外面的電解液罐中，最大的特點是功率和能量在結(jié)構(gòu)上解耦，電池本身內(nèi)部并沒有電解液，能量儲存在電解液罐中。
液流電池結(jié)構(gòu)王澤深則對澎湃新聞記者表示，以全釩液流電池為例，全釩液流電池具有其他電化學儲能技術(shù)無法替代的本征安全和長壽命，但目前阻礙其大規(guī)模商用的主要原因是性能單一導致應(yīng)用場景局限，初始成本過高導致經(jīng)濟性不足。據(jù)光大證券此前介紹，全釩液流電池是一種以金屬釩離子為活性物質(zhì)的液態(tài)氧化還原可再生電池。在對電池進行充、放電時，正負極電解液在離子交換膜兩側(cè)進行氧化還原反應(yīng)。同時通過電堆外泵的作用，儲液罐中的電解液不斷送入正極室和負極室內(nèi)，實現(xiàn)對電池的充放電，電池循環(huán)次數(shù)可達到20000次以上。
全釩液流電池工作原理Guidehouse Insights在2022年二季度發(fā)布的報告顯示，2022-2031年釩電池年裝機量有望保持41%的復合增長率，預(yù)計2031年全球釩電池年裝機量將達到32.8GWh;其中，2031年亞太地區(qū)(主要為中國)年裝機量將達到約14.5GWh，北美地區(qū)將達5.8GWh，西歐地區(qū)將達到9.3GWh。
目前，全球全釩液流電池生產(chǎn)企業(yè)主要包括日本的住友電工公司、美國UniEnergy Technologies公司等，我國則有上海電氣儲能科技有限公司、大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司、普能(北京)能源科技有限公司等。
“未來我國全釩液流電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向主要在于提升電池性能以拓展應(yīng)用場景，以及降低系統(tǒng)的初始投資成本。”王澤深說。
王澤深也向澎湃新聞記者表示，未來隨著技術(shù)的進步，諸如電池能量密度低、工作溫區(qū)窄、初始成本高等液流電池的產(chǎn)業(yè)痛點，會逐步解決。（澎湃新聞）
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