中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：18世紀(jì)美國(guó)科學(xué)家本杰明·富蘭克林通過(guò)風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)成功地“捕捉”到了雷電，工業(yè)革命時(shí)期，鉛酸電池、鋰離子電池的出現(xiàn)讓電力儲(chǔ)存成為可能。千百年人類(lèi)圍繞不同路徑，探索了數(shù)以百計(jì)的儲(chǔ)能方式，并結(jié)合技術(shù)加以創(chuàng)新。如今新型儲(chǔ)能技術(shù)為以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提供有力支撐。
2024年，“發(fā)展新型儲(chǔ)能”首次寫(xiě)入政府工作報(bào)告，作為推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要裝備基礎(chǔ)，新型儲(chǔ)能就像一個(gè)巨大的“充電寶”，可以把太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源富余的電能儲(chǔ)存起來(lái)，在用電低谷時(shí)“充電”，在用電高峰時(shí)“放電”。
4月26日，2024中關(guān)村論壇年會(huì)——碳達(dá)峰碳中和科技論壇在中關(guān)村國(guó)際創(chuàng)新中心召開(kāi)，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所所長(zhǎng)、研究員陳海生在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，過(guò)去五年新型儲(chǔ)能發(fā)展非?？欤?023年新增裝機(jī)較2022年增長(zhǎng)近300%，未來(lái)新型儲(chǔ)能預(yù)計(jì)會(huì)成為電力系統(tǒng)的重要支撐或重要主體。
發(fā)揮“充電寶”作用
“儲(chǔ)能是將能量以某種形式或設(shè)備存儲(chǔ)起來(lái)，在需要的時(shí)候再釋放的一個(gè)過(guò)程，儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱都是常見(jiàn)的儲(chǔ)能方式”，陳海生介紹，儲(chǔ)能主要解決能量生產(chǎn)和需求在時(shí)間、空間以及強(qiáng)度上不匹配的問(wèn)題。
近年來(lái)，太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源在整個(gè)電力系統(tǒng)占比提升，可再生能源的間歇性、不穩(wěn)定性對(duì)儲(chǔ)能提出更高的要求。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所副所長(zhǎng)、研究員李先鋒認(rèn)為，“未來(lái)整個(gè)電網(wǎng)可再生能源占比會(huì)急劇增加，當(dāng)電力系統(tǒng)變革成以可再生能源為主體的時(shí)候，可再生能源的間歇性、不穩(wěn)定性，就對(duì)儲(chǔ)能提出更高要求”。
在新型儲(chǔ)能之前，以抽水蓄能為代表的傳統(tǒng)物理儲(chǔ)能方式前期占據(jù)主導(dǎo)。陳海生介紹，以抽水蓄能為代表的傳統(tǒng)儲(chǔ)能2017年仍占比達(dá)99%，這項(xiàng)技術(shù)成熟、規(guī)模大、成本低，應(yīng)用也非常廣泛，但選址受自然資源條件限制，建設(shè)需要兩個(gè)水庫(kù)和水壩，水庫(kù)之間需要有一定落差，同時(shí)建設(shè)周期也較長(zhǎng)，需要7—10年的時(shí)間，此外，調(diào)節(jié)能力也有限。
隨著儲(chǔ)能需求的增加，在抽水蓄能外，包括電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷、儲(chǔ)氫等新型儲(chǔ)能方式興起。
2024年，“發(fā)展新型儲(chǔ)能”首次寫(xiě)入政府工作報(bào)告，在“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”中被提及?！皟?chǔ)能被稱(chēng)為能源革命的關(guān)鍵支撐技術(shù)，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和最根本的是化石能源要由主體能源逐步轉(zhuǎn)化成輔助能源，可再生能源要從輔助能源逐步變化成主體能源，而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)變必須解決可再生能源的間歇性、不穩(wěn)定性、周期性，新型儲(chǔ)能就是解決可再生能源大規(guī)模利用的關(guān)鍵支撐技術(shù)。”陳海生說(shuō)道。
相較于抽水蓄能，新型儲(chǔ)能則具備建設(shè)周期短、選址靈活、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)。陳海生表示，“這類(lèi)技術(shù)建設(shè)周期短，6到24個(gè)月就能建成、選址靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，過(guò)去五年新型儲(chǔ)能的發(fā)展非?？?，2023年新增裝機(jī)較2022年增長(zhǎng)近300%。
國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2023年底，全國(guó)已經(jīng)建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)3139萬(wàn)千瓦/6687萬(wàn)千瓦時(shí)，平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)2.1小時(shí)。2023年新增裝機(jī)規(guī)模約2260萬(wàn)千瓦/4870萬(wàn)千瓦時(shí)，較2022年底增長(zhǎng)超過(guò)260%。
應(yīng)用場(chǎng)景廣闊
2022年1月，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出，到2025年，新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件；到2030年，新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。
“新型儲(chǔ)能技術(shù)面臨的關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題主要包括儲(chǔ)能的效率、成本、壽命以及安全性等。此外，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用也是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)?！苯?jīng)濟(jì)學(xué)家、新金融專(zhuān)家余豐慧在接受北京商報(bào)記者采訪(fǎng)時(shí)表示，針對(duì)這些問(wèn)題，目前正在嘗試解決的一些科研成果或技術(shù)創(chuàng)新包括：研發(fā)更高效的電池、研究新型的物理儲(chǔ)能技術(shù)，如液流電池、固態(tài)電池等，以及開(kāi)發(fā)更安全的儲(chǔ)能系統(tǒng)等。
目前新型儲(chǔ)能的應(yīng)用主要集中在電力系統(tǒng)。在山東肥城，國(guó)際首套300兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家示范項(xiàng)目已完成建設(shè)，正在開(kāi)展系統(tǒng)調(diào)試工作。在廣東深圳，廣東能源集團(tuán)半固態(tài)電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目也在加速推進(jìn)。
陳海生表示，壓縮空氣儲(chǔ)能接近于抽水蓄能的特性，規(guī)模較大，單機(jī)可以做到100兆瓦至300兆瓦，但其優(yōu)勢(shì)在于壽命較長(zhǎng)，有40到50年的壽命，儲(chǔ)能周期不受限制，只要儲(chǔ)氣裝置不漏氣，就不會(huì)致衰減，此外，成本比較低等。
除壓縮空氣儲(chǔ)能，液流電池作為新型儲(chǔ)能技術(shù)也具備較強(qiáng)應(yīng)用空間。李先鋒介紹，液流電池儲(chǔ)能技術(shù)基本上在發(fā)電側(cè)大規(guī)模使用較多，特別是未來(lái)中長(zhǎng)式儲(chǔ)能應(yīng)該是更有前景，其優(yōu)勢(shì)在于安全，規(guī)?？梢宰龅煤艽?，鋰離子電池大概4個(gè)小時(shí)，液流電池基本是4—10個(gè)小時(shí)。
如今加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化發(fā)展，已成為行業(yè)共識(shí)?！靶滦蛢?chǔ)能預(yù)計(jì)未來(lái)會(huì)成為電力系統(tǒng)的重要支撐或重要主體”,陳海生認(rèn)為，電力系統(tǒng)現(xiàn)在基本上是“源—網(wǎng)—荷”三個(gè)主體，后續(xù)會(huì)增加“儲(chǔ)”，變?yōu)椤霸础W(wǎng)—荷—儲(chǔ)”四個(gè)主體，新型儲(chǔ)能將占到整個(gè)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)體量的10%—15%，為萬(wàn)億級(jí)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，可再生能源儲(chǔ)能是新質(zhì)生產(chǎn)力的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。
當(dāng)前新型儲(chǔ)能大規(guī)模建設(shè)初期，新型儲(chǔ)能運(yùn)行考核要求和補(bǔ)償機(jī)制的不明確，也成為影響其調(diào)用水平的原因之一。今年4月，國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)新型儲(chǔ)能并網(wǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知》，旨在進(jìn)一步規(guī)范并網(wǎng)管理、完善調(diào)度機(jī)制、明確技術(shù)要求，推動(dòng)新型儲(chǔ)能更好發(fā)揮系統(tǒng)性調(diào)節(jié)作用，為加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)支撐?！拔磥?lái)需要儲(chǔ)能成本、體制機(jī)制的進(jìn)一步創(chuàng)新，才能真正地推動(dòng)大規(guī)模儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?！崩钕蠕h說(shuō)道。
