用電高峰時(shí),再釋放空氣,推動空氣透平發(fā)電。
在江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能項(xiàng)目,地下千米的鹽穴化身大型“充電寶”,一個(gè)儲能周期可存儲電量30萬度,相當(dāng)于6萬居民一天的用電量。
這種壓縮空氣儲能是新型儲能“家族”中的一員。最近,我國印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》提出,到2025年,新型儲能由商業(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。
那么,新型儲能究竟是什么?“十四五”時(shí)期要如何發(fā)展?
通常來說,新型儲能是指除抽水蓄能以外的新型儲能技術(shù),包括新型鋰離子電池、液流電池、飛輪、壓縮空氣、氫(氨)儲能、熱(冷)儲能等。
當(dāng)然,傳統(tǒng)抽水蓄能也并非“昨日黃花”,抽水蓄能仍然是當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的儲能技術(shù),已形成清晰的商業(yè)模式,適合規(guī)模化開發(fā)建設(shè)。
要知道,風(fēng)電、光伏都是“看天吃飯”,其發(fā)電具有波動性、間歇性,“極熱無風(fēng)”“極寒無光”。隨著未來大規(guī)模、高比例應(yīng)用,再加上煤電面臨轉(zhuǎn)型、新增裝機(jī)規(guī)模趨緩,如果遇到無風(fēng)無光、陰冷冰凍的極端天氣,風(fēng)電光伏發(fā)電出力大減,電力供應(yīng)由誰來保障?
儲能的作用可以通俗理解為“充電寶”, 風(fēng)電、光伏大發(fā)時(shí)或者用電低谷時(shí)充電,風(fēng)電出力小或者用電高峰時(shí)放電。既能平滑不穩(wěn)定的光伏發(fā)電和風(fēng)電,提高可再生能源占比,也能配合常規(guī)火電、核電等電源,為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù),提高電力系統(tǒng)的靈活性。
新型儲能建設(shè)周期短、選址簡單靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng),與新能源開發(fā)消納的匹配性較好,優(yōu)勢逐漸凸顯,加快推進(jìn)先進(jìn)儲能技術(shù)規(guī)?;瘧?yīng)用勢在必行。
比如建設(shè)周期:抽水蓄能電站建設(shè)周期通常為6至8年,新型儲能中的電化學(xué)儲能項(xiàng)目建設(shè)周期為3至6個(gè)月,新型壓縮空氣儲能項(xiàng)目建設(shè)周期一般為1.5至2年。
再比如選址和應(yīng)用場景:抽水蓄能電站選址往往需要找地勢落差較大的地方,但容量效益強(qiáng)、單站規(guī)模大,適宜電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模、系統(tǒng)級應(yīng)用;新型儲能單站體量可大可小,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),能夠靈活部署于電源、電網(wǎng)和用戶側(cè)等各類應(yīng)用場景,可以作為抽水蓄能的增量補(bǔ)充。
再看調(diào)節(jié)能力,新型電化學(xué)儲能的反應(yīng)速度快,可以做到毫秒至秒級的響應(yīng)。
當(dāng)前,我國新型儲能實(shí)現(xiàn)由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡,實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。鋰離子電池、壓縮空氣儲能等技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
寧德時(shí)代
比如電化學(xué)儲能技術(shù),近5年,以寧德時(shí)代為代表的鋰電池能量密度提高了1倍以上、循環(huán)壽命提高了2至3倍、應(yīng)用成本下降超過60%。
過去,新型儲能更多是作為火電廠的輔助參與調(diào)頻,明確獨(dú)立市場地位后,未來結(jié)合電價(jià)政策的出臺,新型儲能可以獨(dú)立參與并網(wǎng)調(diào)度、交易結(jié)算等,有利于加快新型儲能的市場化步伐。
不過有個(gè)現(xiàn)象需要得到重視:目前建設(shè)的新型儲能項(xiàng)目80%以上都是鋰離子電池,占比最高。2021年,中國新增投運(yùn)的新型儲能項(xiàng)目中,裝機(jī)規(guī)模排名前十位的儲能技術(shù)提供商依次為:寧德時(shí)代、中儲國能、億緯動力、鵬輝能源、南都電源、?;履茉?、力神、遠(yuǎn)景動力、中創(chuàng)新航和中天科技。2021年,中國新增投運(yùn)的新型儲能項(xiàng)目中,裝機(jī)規(guī)模排名前十位的儲能PCS提供商,依次為:上能電氣、科華數(shù)能、索英電氣、南瑞繼保、陽光電源、盛弘股份、華自科技、智光儲能、匯川技術(shù)和許繼。
其他類型,例如液流電池、鉛酸電池、儲熱蓄冷等占比較小。鋰電儲能綜合性能較好,但仍需進(jìn)一步解決安全問題和資源回收問題;液流電池安全,也方便回收再生,但系統(tǒng)成本較高。
儲能新貴:全釩液流電池
與鋰資源不同的是,中國是釩資源大國,儲量居世界首位,定價(jià)權(quán)也在我國自己的手里,更具主動性。
全釩液流電池是液流電池的一種,利用釩離子價(jià)態(tài)的變化實(shí)現(xiàn)電能儲存和釋放。其在常溫常壓下運(yùn)行,電解液為水溶液,反應(yīng)過程只涉及釩離子價(jià)態(tài)的變化,電解液可以循環(huán)再生,與鋰離子電池等相比,全釩液流電池較為安全。全釩液流電池循環(huán)次數(shù)高,達(dá)15000次以上,壽命可長達(dá)20年。
全釩液流電池工作原理示意圖
據(jù)報(bào)道,國家電網(wǎng)、國家電投、國家能源集團(tuán)、華電集團(tuán)、大唐集團(tuán)、上海電氣等都曾涉足過全釩液流電池的項(xiàng)目。國內(nèi)較早投運(yùn)的全釩液流電池系統(tǒng)是原國電龍?jiān)磁P牛石風(fēng)電儲能項(xiàng)目以及大連液流電池儲能調(diào)峰電站國家示范項(xiàng)目,這兩個(gè)項(xiàng)目都使用了中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的液流電池技術(shù)。上海電氣2021年中報(bào)顯示,由上海電氣自主研發(fā)制造的1MW/1MWh全釩液流電池儲能電站在廣東汕頭市濠江區(qū)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園順利通過驗(yàn)收。
據(jù)報(bào)道,以市值超470億元的釩制品龍頭釩鈦股份和大連融科儲能為代表的全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈的上中下游龍頭正與釩鈦之都攀枝花合力打造“中國釩電之都”。
2022年10月,釩鈦股份與大連融科簽署《合資協(xié)議》,共同投資3161萬元成立四川釩融儲能科技有限公司,其中釩鈦股份占注冊資本的51%,大連融科占注冊資本的49%。
無論如何,新型蓄能已經(jīng)不可阻擋。
同時(shí),新型儲能也是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐,也是參與國際競爭的重要渠道。
目前,以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的綠色儲能技術(shù)創(chuàng)新體系正在形成。
新型儲能,未來可期。
原標(biāo)題:新型儲能究竟是什么?如何發(fā)展?