大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能將成為剛需
——訪中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員張華民
日前,內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的實(shí)施意見》(以下簡稱《實(shí)施意見》)。隨著大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)被認(rèn)定是支撐可再生能源普及的戰(zhàn)略性技術(shù)后,新型儲(chǔ)能發(fā)展路徑應(yīng)運(yùn)而生。
新型儲(chǔ)能是指除抽水蓄能以外,以輸出電力為主要形式并對外提供服務(wù)的儲(chǔ)能項(xiàng)目,以電化學(xué)儲(chǔ)能為主。內(nèi)蒙古風(fēng)能、太陽能資源豐富,開發(fā)潛力巨大。新型儲(chǔ)能在內(nèi)蒙古區(qū)域內(nèi)推行效果的成功與否,將直接影響著源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)實(shí)施路徑的有效推行。
中國電力報(bào):此次《實(shí)施意見》提出,到2025年,實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉(zhuǎn)變。建成并網(wǎng)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到500萬千瓦以上。您認(rèn)為《實(shí)施意見》的發(fā)布對于儲(chǔ)能發(fā)展最大機(jī)會(huì)在哪里?
張華民:實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是我國向世界做出的莊嚴(yán)承諾。建立“新能源+儲(chǔ)能”的新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主要途徑。到目前為止,我國以電化學(xué)儲(chǔ)能為代表的新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量中,鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)占90%的市場份額,儲(chǔ)能時(shí)長通常在2小時(shí)左右。由于風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電受自然界的風(fēng)速、風(fēng)向、晝夜、陰晴天氣的影響,具有間歇性、不可控特征,電網(wǎng)中火電比例降低、可再生能源發(fā)電比例大幅度提高后,為保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠供電,長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)將成為剛需。
該實(shí)施意見的發(fā)布,為長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用提供了很好的機(jī)遇。也就是說,長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,將為建立“新能源+儲(chǔ)能”新型電力系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供有力的技術(shù)支撐。
中國電力報(bào):《實(shí)施意見》中提出,新建市場化并網(wǎng)新能源項(xiàng)目,配建儲(chǔ)能規(guī)模原則上不低于新能源項(xiàng)目裝機(jī)容量的15%,儲(chǔ)能時(shí)長4小時(shí)以上。配建比例2022年后根據(jù)情況適時(shí)調(diào)整。大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能的專業(yè)化定義是怎樣的?現(xiàn)階段的應(yīng)用如何?
張華民:在2021年,美國能源部發(fā)布了支持長時(shí)儲(chǔ)能的相關(guān)報(bào)告,把長時(shí)儲(chǔ)能定義為至少連續(xù)運(yùn)行(放電)時(shí)間為10小時(shí),使用壽命在15至20年。2021年11月,在蘇格蘭格拉斯哥舉行的聯(lián)合國氣候變化峰會(huì)上,來自包括英國石油公司、西門子能源公司、Highview Power公司、Form Energy公司等25家能源和科技公司的高管成立了長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)。該理事會(huì)旨在就長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)對企業(yè)、政府和公用事業(yè)公司進(jìn)行宣傳和教育,并制定激勵(lì)政策支持大規(guī)模部署長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
由該長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)與麥肯錫公司近日合作編寫的調(diào)查報(bào)告指出,長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署可能在未來幾年加快進(jìn)行,尤其是在各國繼續(xù)擴(kuò)大可再生能源部署的情況下。一旦可再生能源發(fā)電量達(dá)到電力系統(tǒng)60%至70%的市場份額,長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)將會(huì)成為“成本最低的靈活性解決方案”。
截至2021年10月底,我國可再生能源發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到10.02億千瓦,突破10億千瓦大關(guān),比2015年底實(shí)現(xiàn)翻番,占全國發(fā)電總裝機(jī)容量的比重達(dá)到43.5%。要在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo),預(yù)計(jì)到2030年,可再生能源發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到60%以上,會(huì)超越火電成為絕對的主力電源。屆時(shí),遇到無風(fēng)天氣或連續(xù)的陰雨天氣時(shí),由于火電廠的裝機(jī)容量大幅度減少,要保證新型電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定供電,就需要長時(shí)儲(chǔ)能電站提供電網(wǎng)負(fù)荷需要的電力。因此,長時(shí)儲(chǔ)能是建設(shè)“新能源+儲(chǔ)能”的新型儲(chǔ)能系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵核心技術(shù),必須引起高度重視。我國在加速布局可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量的同時(shí),應(yīng)該同步部署長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng),以適應(yīng)建立“新能源+儲(chǔ)能”新型電力系統(tǒng)的需要。
中國電力報(bào):《實(shí)施意見》中提到的儲(chǔ)能時(shí)長4小時(shí)以上是否符合國際組織定義的長時(shí)儲(chǔ)能,還是引導(dǎo)我國儲(chǔ)能發(fā)展的趨勢所在?這與先進(jìn)國家是否存在差距?急需在哪些環(huán)節(jié)加快布局重點(diǎn)趕上?
張華民:《實(shí)施意見》中明確指出“新建市場化并網(wǎng)新能源項(xiàng)目,配建儲(chǔ)能規(guī)模原則上不低于新能源項(xiàng)目裝機(jī)容量的15%,儲(chǔ)能時(shí)長4小時(shí)以上;配建比例2022年后根據(jù)情況適時(shí)調(diào)整。”,科技部布署的“十四五”儲(chǔ)能重大專項(xiàng)中要研究開發(fā)的是“4小時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)”,只是著眼于鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù),加上鋰離子電池的安全性等問題,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的需要。內(nèi)蒙古自治區(qū)的《實(shí)施意見》,從建設(shè)“新能源+儲(chǔ)能”的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)際需要出發(fā),與時(shí)俱進(jìn)在全國率先提出“儲(chǔ)能時(shí)長4小時(shí)以上;配建比例2022年后根據(jù)情況適時(shí)調(diào)整。”的規(guī)定,盡管儲(chǔ)能市場離“國際長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)”和發(fā)達(dá)國家的長時(shí)儲(chǔ)能要求還有一定差距,但明確指出配建比例2022年后根據(jù)情況適時(shí)調(diào)整,將會(huì)引導(dǎo)我國儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的方向。
我國的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)容量90%為鋰離子電池技術(shù),但目前的鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)難以滿足“新能源+儲(chǔ)能”的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)對長時(shí)儲(chǔ)能的需求。因此,繼續(xù)部署和支持高安全性、使用壽命大于15年、環(huán)境友好的長時(shí)技術(shù)的研究開發(fā)和工程應(yīng)用。
中國電力報(bào):“雙碳”目標(biāo)提出后,大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能的應(yīng)用場景是否會(huì)發(fā)生變化?
張華民:2030年后,在我國新型電力系統(tǒng)中,可再生能源的比例將會(huì)大幅度提高,火力發(fā)電的比例將會(huì)大幅度降低,電網(wǎng)調(diào)峰的作用將由火電調(diào)峰電站移交給儲(chǔ)能電站,長時(shí)段陰雨天時(shí),太陽能電池的發(fā)電量將大幅度降低,要保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定供電,需要大功率、長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)揮作用。
中國電力報(bào):深挖大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性,您認(rèn)為應(yīng)該最先解決的是哪些環(huán)節(jié)?
張華民:在電網(wǎng)中增加儲(chǔ)能系統(tǒng),無論是電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)還是用戶側(cè),都需要增加投入,就和當(dāng)年做環(huán)保一樣,需要增加成本。首先,儲(chǔ)能設(shè)備制造商應(yīng)該加大研發(fā)投入,開發(fā)出高安全性、生命周期中性價(jià)比高、環(huán)境友好(包括電池報(bào)廢后的無害化處理)的儲(chǔ)能裝備,降低設(shè)備成本。
另一方面,既然儲(chǔ)能是國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重大需求,國家就應(yīng)該像發(fā)展新能源汽車、太陽能電池等產(chǎn)業(yè)一樣,制定出可有效執(zhí)行的價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制和相應(yīng)的長時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策,例如抽水儲(chǔ)能的兩部電價(jià)政策,推進(jìn)長時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,讓儲(chǔ)能技術(shù)為建立新型電力系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)保駕護(hù)航。
另外,國家應(yīng)重點(diǎn)支持綜合能量轉(zhuǎn)換效率應(yīng)對標(biāo)抽水儲(chǔ)能,綜合能量轉(zhuǎn)換效率應(yīng)大于70%,使用壽命大于15年,考慮長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本時(shí),必須包括電池報(bào)廢后的無害化處理成本。
原標(biāo)題:中科院張華民:大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能將成為剛需