中國儲能網(wǎng)訊：近日，國家能源局發(fā)布前三季度可再生能源裝機(jī)規(guī)模數(shù)據(jù)：全國可再生能源新增裝機(jī)1.72億千瓦，同比增長93%，占新增裝機(jī)的76%，其中，風(fēng)電新增裝機(jī)3348萬千瓦，光伏發(fā)電新增裝機(jī)12894萬千瓦，占新增裝機(jī)比例70%以上。新能源裝機(jī)占比的提升，一方面，是我國踐行碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要舉措，另一方面，新能源出力的間歇性、隨機(jī)性、波動性將為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)，儲能市場將迎來發(fā)展爆發(fā)。
儲能為新型電力系統(tǒng)提供柔性支撐
為應(yīng)對全球氣候變化，我國在聯(lián)合國一般性辯論中提出“力爭于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)。我國二氧化碳排放中，能源消費(fèi)占比約90%，其中，電力行業(yè)在能源行業(yè)占比最高，達(dá)到40%以上，電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型是推動雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵。
按照國家發(fā)改委出臺的《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》、《2030年前碳達(dá)峰行動方案》要求，終端能源消費(fèi)非化石能源占比由2020年的15%提升到2030年25%、2060年達(dá)到80%。根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，預(yù)計(jì)到2030年，非化石能源消費(fèi)占比25%左右和光伏、風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上，發(fā)電量占比不斷增加，其間歇性、隨機(jī)性、波動性特點(diǎn)，改變了以穩(wěn)定可調(diào)控電源應(yīng)對負(fù)荷需求變化的模式，快速消耗電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源。因此，我國提出構(gòu)建具有安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合四大特征的新型電力系統(tǒng)。
《新型電力系統(tǒng)藍(lán)皮書》提出，推動多時間尺度儲能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用。針提出儲能技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)，2030年前，重點(diǎn)滿足系統(tǒng)日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)需求；2045年前，規(guī)?；L時儲能技術(shù)取得重大突破，滿足日以上平衡調(diào)節(jié)需求；2060年前，儲電、儲熱、儲氣、儲氫等覆蓋全周期的多類型儲能協(xié)同運(yùn)行，能源系統(tǒng)運(yùn)行靈活性大幅度提升。
氫能在長時儲能場景發(fā)揮重要作用
電力儲能形式有抽水蓄能、熔融鹽儲熱、新型儲能，其中新型儲能包括氫儲能、鈉離子電池、鉛酸電池、液流電池、超級電容、飛輪儲能、壓縮空氣等，不同儲能形式的技術(shù)特點(diǎn)及適用場景，如下圖所示。
抽水蓄能技術(shù)成熟，儲能容量大，是長時儲能的重要手段，累計(jì)裝機(jī)占我國儲能總量的77%，建設(shè)選址受地理?xiàng)l件影響較大；壓縮空氣儲能，儲能容量大、投資相對較小，是長時儲能的重要手段，被列為“十四五”新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向之一，建設(shè)選址受地理?xiàng)l件影響較大；電化學(xué)儲能技術(shù)成熟，裝機(jī)增長較快，是分鐘至小時級儲能手段；飛輪儲能，能量密度高、充放次數(shù)多、使用壽命長、存儲時間短；超級電容儲能，初投資大、功率高、充放電快、能量密度低。
短時間儲能側(cè)重保證電力系統(tǒng)在瞬時干擾下保持平衡等電網(wǎng)安全問題，而長時儲能一般側(cè)重實(shí)現(xiàn)峰谷供需平衡的問題。截止到2022年，風(fēng)電裝機(jī)3.65億千瓦、太陽能裝機(jī)3.93億千瓦，發(fā)電量占全社會用電量的13.4%，未來裝機(jī)占比會進(jìn)一步提高。新能源發(fā)電“春秋多、冬夏少”的出力分布將進(jìn)一步增加冬、夏季節(jié)電力“保供”的難度，長時儲能作為可以實(shí)現(xiàn)長期存儲能源并經(jīng)濟(jì)的維持?jǐn)?shù)小時、數(shù)天乃至數(shù)月電力供應(yīng)的技術(shù)方案，將逐漸成為調(diào)控高比例可再生能源電力系統(tǒng)困境的解決方案。
氫具有清潔低碳、安全可控、用途廣泛、儲運(yùn)靈活等特性的屬性。可利用富余的、非高峰的或低質(zhì)量的電力來大規(guī)模制氫，將電能轉(zhuǎn)化為氫能儲存起來，然后再在電力輸出不足時利用氫氣通過燃料電池或其它方式轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰填谷。狹義氫儲能是基于“電-氫-電”的雙向轉(zhuǎn)換過程，利用谷期富余的新能源電能進(jìn)行電解水制氫并儲存，用電高峰時，存儲的氫發(fā)電返回電網(wǎng)；廣義氫儲能強(qiáng)調(diào)“電-氫”或“氫-電”的單向轉(zhuǎn)換過程。
在發(fā)電側(cè)，氫儲能可在“電-氫-電”轉(zhuǎn)換過程中，促進(jìn)可再生能源消納，平抑出力波動、縮小與計(jì)劃出力的誤差；在電網(wǎng)側(cè)，氫儲能可參與調(diào)峰輔助、負(fù)載均衡；在用戶側(cè)，可作為靈活性自愿參與需求響應(yīng)，用于峰谷套利，或作為備用電源以及離網(wǎng)電源使用。
氫儲能區(qū)別于其他儲能方式，受地理因素限制較小，可通過增加氫氣儲罐尺寸，以較低的邊際成本，獨(dú)立于發(fā)電和制氫的規(guī)模而擴(kuò)大其儲能能力，其儲能規(guī)模和周期遠(yuǎn)超過壓縮空氣和抽水蓄能。在面對極端天氣(連續(xù)多天無風(fēng)無光)、自然災(zāi)害或突發(fā)事件影響電網(wǎng)供電情況下，可通過氫能發(fā)電應(yīng)對區(qū)域民生等用電需求問題，增強(qiáng)重要用戶供應(yīng)保障能力，增強(qiáng)電力供應(yīng)的韌性。
氫能既可以與電網(wǎng)融合協(xié)同，在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮儲能的柔性支撐作用，也可以在電網(wǎng)之外，單獨(dú)組成氫能輸運(yùn)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，自成體系，獨(dú)立運(yùn)營，應(yīng)用于工業(yè)、交通、建筑、電力等領(lǐng)域。
氫儲能將成為長時儲能的重要解決方案
目前氫儲能已具備完整產(chǎn)業(yè)鏈，示范項(xiàng)目取得階段性成果，未來氫儲能發(fā)展前景廣闊。
氫能裝備技術(shù)水平不斷提升，具備支撐氫儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的能力。
氫能跨區(qū)域運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程正在加快。中石化提出的“西氫東送”管道作為我國首條跨省區(qū)、大規(guī)模、長距離的純氫輸送管道規(guī)劃項(xiàng)目，被納入《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》；中國石油在寧夏銀川寧東天然氣摻氫管道示范平臺，實(shí)現(xiàn)在397公里天然氣管道摻氫24%，利用現(xiàn)有天然氣管道長距離輸送氫氣的技術(shù)獲得突破。跨區(qū)域氫氣運(yùn)輸管網(wǎng)體系將解決氫氣制、用空間錯位問題，助力氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
氫儲能具有明顯的規(guī)?；杀緝?yōu)勢，電化學(xué)儲能的投資成本約為2000元/kwh，以2MPa中壓球罐為例，氫儲能的投資成本約為100元/kwh，若采用常壓氣柜形式儲能，投資成本將成倍下降，儲能成本具有明顯優(yōu)勢，雖然氫儲能系統(tǒng)面臨諸多挑戰(zhàn)，包括“電-氫-電”轉(zhuǎn)化過程效率較低、氫儲能系統(tǒng)投資成本較高、在“一天一充一放”或“一天兩充兩放”的套利模式下經(jīng)濟(jì)效益較差等問題，未來隨著技術(shù)水平提升與盈利模式的完善，氫儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性將提升。
預(yù)計(jì)到2060年，全社會總用電量為17萬億千瓦時，長時儲能規(guī)模將達(dá)到1.5萬億千瓦時，氫儲能作為長時儲能的重要方式，將成為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，支撐碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
