中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：全球氣候變化形勢(shì)之下，碳中和成為了各國的主要議題。在前不久舉辦的第26屆聯(lián)合國氣候變化大會(huì)（COP26）上，一個(gè)名為“長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)”的組織把長時(shí)儲(chǔ)能這個(gè)概念進(jìn)一步推到了關(guān)注者面前。
而在此后不久，長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)就一語驚人：如果想要建設(shè)最優(yōu)化的全球零碳能源系統(tǒng)，到2040年全球長時(shí)儲(chǔ)能裝機(jī)容量要擴(kuò)大400倍！
何為長時(shí)儲(chǔ)能？
實(shí)現(xiàn)碳中和需要用更高比例的可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源，而重要的可再生能源——太陽能、風(fēng)能等都無法讓人們隨心所欲地使用：天氣和地理?xiàng)l件等因素讓它們?cè)跁r(shí)間和空間兩個(gè)維度上存在著明顯的不均衡性。
因此，儲(chǔ)能被視為解決可再生能源波動(dòng)的核心武器。通過將用電低谷時(shí)期的新能源電力加以儲(chǔ)存，并在用電高峰時(shí)期釋放，實(shí)現(xiàn)更高效的可再生能源利用，是未來能源低碳利用的核心理念之一。
然而，僅僅是“白天光伏夜間用”這種程度的儲(chǔ)能，并不足以解決新能源電力波動(dòng)的問題。可再生能源存在以天為單位，甚至是以季度為單位的長時(shí)間不均衡，需要用儲(chǔ)存能量時(shí)間更長的技術(shù)來解決——這就是長時(shí)儲(chǔ)能。
長時(shí)儲(chǔ)能報(bào)告：爆炸式增長的長時(shí)儲(chǔ)能市場
長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)由能源技術(shù)開發(fā)商、能源終端用戶和投資商共同組建，初始成員共有25家，其中有16家長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)企業(yè)。
成立不久后，長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)就發(fā)布了第一份報(bào)告《Net-zero power:Long duration energy storage for a renewable grid》。長時(shí)儲(chǔ)能裝機(jī)容量需要擴(kuò)大400倍的說法正是寫在這份報(bào)告中。
除此之外，報(bào)告還指出，近年來，投資者對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能的興趣有所增加，對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)公司的投資超過25億美元。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，從2022年到2040年，全球長時(shí)儲(chǔ)能所需要的投資規(guī)模是1.5萬億美元到3萬億美元。
如此“爆炸式”增長的市場現(xiàn)在發(fā)展如何？
多種儲(chǔ)能技術(shù)路線競爭，熱儲(chǔ)能前景良好
報(bào)告中對(duì)多種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線進(jìn)行了梳理。與常規(guī)短時(shí)儲(chǔ)能類似，長時(shí)儲(chǔ)能也可分為電儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能四大類。
逐步發(fā)展的巨大市場下，長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)該走哪條路？多種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線各自有何優(yōu)劣？
從目前各國長時(shí)儲(chǔ)熱技術(shù)的科研和應(yīng)用情況來看，目前電儲(chǔ)能仍然是主流技術(shù)路線。然而，長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)指出，對(duì)于超過8小時(shí)的儲(chǔ)能時(shí)間而言，電儲(chǔ)能技術(shù)的成本將成為巨大的絆腳石，其他儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)也是必要的。
報(bào)告中提出了一個(gè)評(píng)價(jià)儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的參數(shù)：學(xué)習(xí)率（LearningRate），指在一項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)目前的規(guī)模與成本的基礎(chǔ)上，規(guī)模每翻一倍，其成本的預(yù)期下降空間。
從上圖不難看出，電儲(chǔ)能的學(xué)習(xí)率低于長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)平均值，并遠(yuǎn)低于機(jī)械儲(chǔ)能和熱儲(chǔ)能。在長時(shí)電儲(chǔ)能技術(shù)本身成本就較高的前提下，未來長時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展帶來的不同儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性差異將進(jìn)一步拉大。
因此，發(fā)展長時(shí)機(jī)械儲(chǔ)能和長時(shí)熱儲(chǔ)能是必要的。抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、大規(guī)模地下水儲(chǔ)熱等技術(shù)有著遠(yuǎn)大于電儲(chǔ)能的儲(chǔ)能規(guī)模和儲(chǔ)能時(shí)長，是未來長時(shí)儲(chǔ)能的重要角色。
從近期動(dòng)態(tài)來看，成立長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)的成員在COP26前后均有一些商業(yè)動(dòng)作，而其中幾家長時(shí)儲(chǔ)熱技術(shù)廠商的成果頗為豐厚。
Azelio鋁儲(chǔ)熱技術(shù)：光熱電站的潛在新技術(shù)
Azelio近日獲得了南非農(nóng)業(yè)公司W(wǎng)ee Bee Ltd的訂單，將為其提供1.3MWh規(guī)模的8臺(tái)儲(chǔ)熱機(jī)組。其主打的鋁儲(chǔ)熱技術(shù)具有儲(chǔ)熱溫度高、總能量轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)勢(shì)，已投建了十余個(gè)項(xiàng)目。
Azelio的前身是全球領(lǐng)先的碟式斯特林技術(shù)公司Cleanergy。早在2012年9月，尚未更名的Azelio就在中國內(nèi)蒙古鄂爾多斯參與建成了首個(gè)110kW級(jí)的碟式斯特林光熱示范電站，并在該示范項(xiàng)目的成功基礎(chǔ)上積極推進(jìn)大規(guī)模商業(yè)化碟式斯特林光熱電站的開發(fā)。
目前大多數(shù)光熱發(fā)電項(xiàng)目使用的儲(chǔ)熱材料均為熔融鹽，其中名為Solar Salt的硝基混合熔鹽是主要材料。熔融鹽的儲(chǔ)熱性能優(yōu)秀，但具有一定的腐蝕性，同樣儲(chǔ)熱性能優(yōu)秀的鋁合金將是未來具有一定可行性的替代技術(shù)。
Malta熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)：與熱泵結(jié)合的冷熱雙儲(chǔ)新嘗試
在今夏完成6000萬美元融資之后，Malta近日宣布與Bechtel Corporation建立合作伙伴關(guān)系，進(jìn)一步推動(dòng)其熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的落地。
基于其熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)，Malta提出了一種利用兩個(gè)儲(chǔ)熱罐實(shí)現(xiàn)冷熱雙儲(chǔ)，并通過熱泵進(jìn)行熱量交換，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)儲(chǔ)熱冷熱聯(lián)供的技術(shù)。Malta稱該技術(shù)路線可實(shí)現(xiàn)10~150小時(shí)的儲(chǔ)能。
目前，Malta正在與加拿大能源公司NB Power攜手籌建規(guī)模達(dá)1000MWh的長時(shí)儲(chǔ)熱項(xiàng)目，若順利建成，將成為世界最大規(guī)模的長時(shí)儲(chǔ)熱項(xiàng)目。這家熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)公司的探索將為全球長時(shí)儲(chǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用探索一條重要的路徑。
Energy Dome：新型發(fā)電技術(shù)的探索者
正如其公司名稱中的Dome(穹頂)一詞，Energy Dome的儲(chǔ)能核心技術(shù)路線是將二氧化碳儲(chǔ)存在一個(gè)類似穹頂?shù)拇笮蛨A頂建筑內(nèi)。在儲(chǔ)能時(shí)，從其圓頂建筑抽取空氣中的二氧化碳并冷凝，冷凝過程產(chǎn)生的熱量則存儲(chǔ)在熱儲(chǔ)能系統(tǒng)中；在釋放能量時(shí)，使用熱儲(chǔ)能系統(tǒng)加熱液態(tài)二氧化碳使其蒸發(fā)膨脹，驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。
這項(xiàng)技術(shù)類似壓縮空氣和液化空氣儲(chǔ)能，但二氧化碳在高溫高壓時(shí)呈現(xiàn)的優(yōu)質(zhì)的流體力學(xué)性能將使發(fā)電機(jī)組擁有更高的效率。實(shí)質(zhì)上，這項(xiàng)技術(shù)技術(shù)與近期我國西安熱工研究院研發(fā)并投運(yùn)的投運(yùn)的超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電機(jī)組相似。
本次Energy Dome獲得1100萬美元的融資后，將加速籌建其二氧化碳儲(chǔ)能發(fā)電項(xiàng)目。其第一個(gè)示范系統(tǒng)正在意大利南部的撒丁島建造，據(jù)稱可實(shí)現(xiàn)4~24小時(shí)儲(chǔ)能時(shí)長的最優(yōu)儲(chǔ)能效率。
二氧化碳儲(chǔ)能的技術(shù)路線屬于機(jī)械儲(chǔ)能，但與壓縮空氣和液化空氣儲(chǔ)能相同，該技術(shù)路線本身需要結(jié)合儲(chǔ)熱，而儲(chǔ)熱模塊的效率提升和成本降低將是二氧化碳儲(chǔ)能的核心增長點(diǎn)。未來二氧化碳儲(chǔ)能的發(fā)展同樣需要儲(chǔ)熱技術(shù)的優(yōu)化改進(jìn)。
長時(shí)儲(chǔ)熱有望迎來爆炸式增長
Azelio在南非斬獲訂單，進(jìn)一步擴(kuò)充業(yè)務(wù)規(guī)模；Malta與柏克德工程公司展開合作，并即將在加拿大部署1000MWh的儲(chǔ)熱項(xiàng)目；Energy Dome則獲得了1100萬美元的融資，開始籌劃首次商業(yè)部署——這些還只是長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)中熱儲(chǔ)能委員企業(yè)的近期動(dòng)向，整個(gè)長時(shí)儲(chǔ)能行業(yè)的活躍程度顯然不止于此。
與短時(shí)儲(chǔ)能不同，長時(shí)儲(chǔ)能更加重視儲(chǔ)能時(shí)長和儲(chǔ)能規(guī)模，在諸多在研或已商業(yè)化的項(xiàng)目動(dòng)態(tài)中，我們可以看到，儲(chǔ)熱技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐漸浮出水面，即將迎來新一階段的發(fā)展。
“十四五”的第一年，我國的太陽能光熱發(fā)電行業(yè)就迎來了諸多項(xiàng)目的籌建和落地，可以說是光熱行業(yè)里程碑式的一年。光熱是儲(chǔ)熱技術(shù)的最重要應(yīng)用場景之一，我們同樣也可以期待儲(chǔ)熱技術(shù)在其他領(lǐng)域的發(fā)展。正如近十年鋰電行業(yè)的爆炸式增長，未來十年的儲(chǔ)熱行業(yè)也讓我們充滿希望。
