在日前舉行的2023世界儲(chǔ)能大會(huì)上,中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟常務(wù)副理事長(zhǎng)、中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)秘書長(zhǎng)兼副主任委員俞振華指出,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的一大賽道就是包括新型液流、壓縮空氣、高溫儲(chǔ)熱等技術(shù)手段在內(nèi)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。此外,在第五屆未來能源大會(huì)期間,中國(guó)科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)趙天壽也表示,構(gòu)建面向碳中和的新型電力系統(tǒng),需要大規(guī)模、高安全以及不同時(shí)長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù),其中最缺的就是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。
記者經(jīng)過梳理發(fā)現(xiàn),關(guān)于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的報(bào)道近期頻頻見諸報(bào)端:青海液態(tài)空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目開工,張家口300兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能示范電站通過可行性研究審查……業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,在儲(chǔ)能市場(chǎng)快速發(fā)展的當(dāng)下,兼具安全性與調(diào)節(jié)靈活性的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能也將迎來戰(zhàn)略發(fā)展期。
那么,什么是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能?它的發(fā)展有何重要意義?我國(guó)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀如何?記者就這些問題采訪了相關(guān)專家。
持續(xù)時(shí)長(zhǎng)尚無統(tǒng)一定義
“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能目前正處于發(fā)展初期,國(guó)內(nèi)外尚未對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)一定義。”電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副總工程師、能源科技創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)徐東杰告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
2021年,全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)在其首份報(bào)告《凈零電力——可再生電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能》中對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的概念進(jìn)行了定義。在該報(bào)告中,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)被定義為任何可以長(zhǎng)期進(jìn)行電能存儲(chǔ)的技術(shù),該技術(shù)同時(shí)能以較低成本擴(kuò)大規(guī)模,并能維持?jǐn)?shù)小時(shí)、數(shù)天甚至數(shù)周的電力供應(yīng)。
2021年美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的《長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能簡(jiǎn)報(bào)》認(rèn)為,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能是持續(xù)放電時(shí)間不低于4小時(shí)的儲(chǔ)能技術(shù)。美國(guó)能源部2021年發(fā)布的有關(guān)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的報(bào)告,則將長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能定義為額定功率下持續(xù)放電時(shí)間不低于10小時(shí)的儲(chǔ)能技術(shù)。
2021年美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)布《未來儲(chǔ)能研究——定義長(zhǎng)時(shí)能源儲(chǔ)存的挑戰(zhàn)》報(bào)告,該報(bào)告認(rèn)為,規(guī)定長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)存在挑戰(zhàn)。“該報(bào)告在定義儲(chǔ)能持續(xù)時(shí)長(zhǎng)時(shí)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)綜述進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),結(jié)果表明,儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)在數(shù)量定義上主要有三個(gè)閾值,分別為不短于4小時(shí)、不短于10小時(shí),以及長(zhǎng)于24小時(shí)。”徐東杰說,但由于不同區(qū)域電力需求、可再生能源分布、儲(chǔ)能規(guī)模布局以及儲(chǔ)能政策支持力度的不同,因此不能簡(jiǎn)單地以持續(xù)時(shí)長(zhǎng)來定義長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。
在國(guó)內(nèi),為了區(qū)分大規(guī)模建設(shè)的2小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng),一般把長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能定義為4小時(shí)以上的儲(chǔ)能技術(shù)。
提升清潔能源消納能力
近年來,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)越來越火。據(jù)咨詢機(jī)構(gòu)伍德麥肯茲統(tǒng)計(jì),全球投運(yùn)及在建的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目,價(jià)值已超過300億美元。近三年投資的項(xiàng)目若全部建成投運(yùn),長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能裝機(jī)總量預(yù)計(jì)新增5700萬千瓦,這相當(dāng)于2022年全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能總裝機(jī)規(guī)模的3倍左右。
為什么全世界都在發(fā)展長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能?
徐東杰分析,為了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),火電裝機(jī)占比將逐漸下降。當(dāng)這類穩(wěn)定的基礎(chǔ)負(fù)載發(fā)電資源日益減少,“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能+大型風(fēng)光項(xiàng)目”大概率將替代化石能源,成為新一代基礎(chǔ)負(fù)載發(fā)電資源。這對(duì)零碳電力系統(tǒng)的中后期建設(shè)意義重大。
同時(shí),隨著光能、風(fēng)能占比逐漸上升,其發(fā)電的間歇性對(duì)電網(wǎng)影響將越來越大,要解決這個(gè)問題,光靠建造更多輸電網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能可憑借其長(zhǎng)周期、大容量的特性,在更長(zhǎng)時(shí)間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動(dòng),在清潔能源過剩時(shí)避免電網(wǎng)擁堵現(xiàn)象,并在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)提高清潔能源消納能力。
“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的另一大應(yīng)用就是能夠在極端天氣下保障電力供應(yīng),降低社會(huì)用電成本。”徐東杰說。
在我國(guó),為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),新型電力系統(tǒng)需要不同時(shí)長(zhǎng)的規(guī)模化、高安全性儲(chǔ)能技術(shù),因此,儲(chǔ)能,尤其是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將成為保障能源安全的核心技術(shù)之一。
徐東杰分析,“十四五”“十五五”期間,火電仍將發(fā)揮重要“壓艙石”作用,在此階段新能源裝機(jī)規(guī)模將持續(xù)增加,但新能源電量占比預(yù)計(jì)不會(huì)超過30%。在此階段,電力系統(tǒng)的主要需求為2—4小時(shí)的儲(chǔ)能設(shè)備,部分地區(qū)需要4—10小時(shí)的儲(chǔ)能設(shè)備,對(duì)于10小時(shí)及以上時(shí)長(zhǎng)的儲(chǔ)能設(shè)備需求有限。
“這一階段是重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備期,國(guó)內(nèi)相關(guān)單位需要積極開展研究工作進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備,一方面為中長(zhǎng)期電源結(jié)構(gòu)調(diào)整儲(chǔ)備技術(shù)方案,另一方面可以拓展海外長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)。”徐東杰說。
他進(jìn)一步闡述道,在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰及其以后的時(shí)期,新能源發(fā)電量將接近甚至突破總發(fā)電量的50%,新能源會(huì)逐漸成為主體電源。而新能源由于其隨機(jī)性、波動(dòng)性等特點(diǎn),并不足以支撐電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,這就需要10小時(shí)及以上時(shí)長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行頂峰保供。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將在電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于頂峰狀態(tài)、應(yīng)對(duì)極端天氣、緩解新能源季節(jié)性不平衡方面發(fā)揮重要作用。比如,在風(fēng)電占比較高的東南沿海地區(qū),當(dāng)遇到臺(tái)風(fēng)或其他極端氣象災(zāi)害時(shí),風(fēng)電機(jī)組處于高風(fēng)速切出狀態(tài),局部區(qū)域面臨3—5天的電量缺口。為保障電力供應(yīng),需要進(jìn)一步增加儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)至100小時(shí)左右,以滿足調(diào)節(jié)需求。
技術(shù)、政策缺口有待補(bǔ)齊
徐東杰認(rèn)為,滿足長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求的大多數(shù)儲(chǔ)能技術(shù)還處于起步階段。
儲(chǔ)能技術(shù)可以分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能以及氫儲(chǔ)能四大主線。機(jī)械儲(chǔ)能包括壓縮空氣儲(chǔ)能、抽水蓄能、重力儲(chǔ)能;電化學(xué)儲(chǔ)能根據(jù)材料的不同,可分為鋰離子電池、鈉電池、鉛蓄(碳)電池和液流電池儲(chǔ)能;熱儲(chǔ)能主要為熔鹽儲(chǔ)能。其中,抽水蓄能和鋰離子電池儲(chǔ)能的發(fā)展較為領(lǐng)先。
“抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能具備大規(guī)模運(yùn)行的能力;氫儲(chǔ)能前景廣闊,有較大降本空間;電池儲(chǔ)能的設(shè)備協(xié)調(diào)能力較強(qiáng),因此有較大的耦合潛力。”徐東杰表示。
總體來看,儲(chǔ)能技術(shù)路線多樣,但是除了鋰離子電池基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用外,其他技術(shù)還在商業(yè)化應(yīng)用初期或探索商業(yè)化應(yīng)用階段。“在現(xiàn)階段儲(chǔ)能技術(shù)基礎(chǔ)上,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)一步拓展了儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng),但其技術(shù)路線尚不明確,且產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模較小。這會(huì)影響長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)選型。”徐東杰說。
趙天壽坦言,主流儲(chǔ)能技術(shù)各有各的局限性,尚無法滿足所在領(lǐng)域的需求,現(xiàn)階段仍難以大規(guī)模普及應(yīng)用。同時(shí),新型儲(chǔ)能設(shè)施造價(jià)普遍偏高,且沒有明確的成本疏導(dǎo)機(jī)制,這影響了各主體對(duì)新型儲(chǔ)能進(jìn)行投資的積極性。
“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需在常規(guī)2小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展儲(chǔ)能容量,這需要增加設(shè)備和工程量,會(huì)使初始投資進(jìn)一步提高。”徐東杰說,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能還沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈,其設(shè)備成本還有待下降。為此他建議,加強(qiáng)新技術(shù)的示范應(yīng)用,推動(dòng)多元化技術(shù)發(fā)展,加快新技術(shù)落地,推動(dòng)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,通過規(guī)?;?yīng)降低成本。
“作為長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)節(jié)型資源,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展前景得到行業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)同。但也要看到,其應(yīng)用場(chǎng)景及需求與電源發(fā)展及政策規(guī)劃緊密相關(guān)。未來的電源規(guī)劃和政策均存在一定的不確定性,這影響了市場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求的判斷。”徐東杰建議,應(yīng)進(jìn)一步研究制定新型儲(chǔ)能專項(xiàng)規(guī)劃,明確各類新型儲(chǔ)能發(fā)展規(guī)模、區(qū)域布局和建設(shè)時(shí)序等,更好地統(tǒng)籌長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能與短時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展。(來源:科技日?qǐng)?bào) 記者 操秀英)
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