隨著長時(shí)儲(chǔ)能相關(guān)鼓勵(lì)政策的不斷加碼，越來越多的企業(yè)正在積極布局這一領(lǐng)域。近日，贛鋒鋰業(yè)、奧特迅均表示，看好長時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展前景，并計(jì)劃進(jìn)行相關(guān)布局。
長時(shí)儲(chǔ)能——成本最低的靈活性解決方案
在“雙碳”目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)下，全球能源結(jié)構(gòu)和能源系統(tǒng)必將發(fā)生深刻變化，光伏、風(fēng)電等新能源滲透率將不斷提升。這給電網(wǎng)的安全運(yùn)行與供需穩(wěn)定帶來更多考驗(yàn)。兼具安全與靈活性的長時(shí)儲(chǔ)能就是解決這一問題的重要選項(xiàng)之一。可以預(yù)見，隨著全球能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，長時(shí)儲(chǔ)能市場空間將非常巨大。伍德麥肯茲預(yù)測，2030年，長時(shí)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)150GW至400GW，累計(jì)投資規(guī)模將達(dá)到2000億美元至5000億美元;2040年，全球長時(shí)儲(chǔ)能裝機(jī)容量將達(dá)1.5TW至2.5TW，對應(yīng)累計(jì)投資為1.5萬億美元至3萬億美元。
目前長時(shí)儲(chǔ)能正處于發(fā)展初期，國內(nèi)外尚未對長時(shí)儲(chǔ)能持續(xù)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一定義，綜合分析國內(nèi)外相關(guān)研究，我們認(rèn)為，持續(xù)放電時(shí)間不低于4小時(shí)、壽命不低于20年的大規(guī)模低成本儲(chǔ)能技術(shù)，可定義為長時(shí)儲(chǔ)能(LDES)。長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)可分為：中長時(shí)儲(chǔ)能，主要是指在額定功率下持續(xù)運(yùn)行4-10小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng);長時(shí)儲(chǔ)能，主要是指在額定功率下持續(xù)運(yùn)行10小時(shí)到1周的儲(chǔ)能系統(tǒng);超長時(shí)儲(chǔ)能，主要是指在額定功率下持續(xù)運(yùn)行1周以上的儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前主流的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)主要有抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等。
長時(shí)儲(chǔ)能一般可以實(shí)現(xiàn)功率與容量的解耦，因此具有長時(shí)間尺度的電力調(diào)節(jié)、儲(chǔ)能容量大、單位成本低、技術(shù)具備多樣性互補(bǔ)性等特征。以抽水蓄能為例，其度電成本僅0.21-0.25元/kWh。隨著可再生能源占比增加，電力系統(tǒng)中對儲(chǔ)能時(shí)長的需求增加，長時(shí)儲(chǔ)能占比提高，對于保證全天候(如連續(xù)數(shù)日無風(fēng)或陰雨)供電安全至關(guān)重要。2021年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第26次年度峰會(huì)成立長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)時(shí)指出，當(dāng)可再生能源發(fā)電量占比達(dá)到60%至70%，長時(shí)儲(chǔ)能將成為“成本最低的靈活性解決方案”。
具體來看，一方面，長時(shí)儲(chǔ)能可以為電力系統(tǒng)提供長周期的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。在不同時(shí)間和空間尺度上支撐電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跨多日、跨月、跨季節(jié)的動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。另一方面，長時(shí)儲(chǔ)能可以有效提高可再生能源消納能力。“可再生能源+長時(shí)儲(chǔ)能”成為消納可再生能源、替代傳統(tǒng)火電廠的重要解決方案之一。此外，長時(shí)儲(chǔ)能有助于保障極端條件下的能源需求。風(fēng)電、光伏發(fā)電具有間歇性、不穩(wěn)定性和波動(dòng)性特征，在極端氣候或天氣條件下難以保障出力，發(fā)展長時(shí)儲(chǔ)能可確保所有天氣條件下的電力供應(yīng)安全。
我國長時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展如何?
近年來我國十分重視長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，前瞻性布局了不同時(shí)間尺度、不同技術(shù)路線的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出，重點(diǎn)試點(diǎn)示范壓縮空氣、液流電池、高效儲(chǔ)熱等日到周、周到季時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)，以及可再生能源制氫、制氨等更長周期儲(chǔ)能技術(shù)。
目前部分長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)已進(jìn)入試點(diǎn)示范階段，處于規(guī)?；l(fā)展的前期。但總體而言，除抽水蓄能外，新型長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)目前處于商業(yè)化早期階段，仍未大規(guī)模普及應(yīng)用。
不過，我國長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)近年來發(fā)展很快，在規(guī)模上有所突破，應(yīng)用模式也逐漸增多，技術(shù)路線百花齊放，技術(shù)特征各有千秋。特別是近年來我國在長時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面，不斷加強(qiáng)自主能力建設(shè)，現(xiàn)已擁有完整產(chǎn)業(yè)鏈，我國新型長時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展在資源儲(chǔ)備方面并不存在不可克服的“卡脖子”問題。從企業(yè)投資情況來看，據(jù)長城證券統(tǒng)計(jì)，2023年共103家企業(yè)參與長時(shí)儲(chǔ)能的投資，被投企業(yè)有20家，投資總金額同比增速超過700%達(dá)49.35億元。
具體而言，傳統(tǒng)的抽水蓄能技術(shù)最成熟，但需要建設(shè)上下水庫實(shí)現(xiàn)電力的存儲(chǔ)和釋放，選址將受到地理空間限制。壓縮空氣儲(chǔ)能對選址也有一定的要求，但通過技術(shù)攻關(guān)和工程示范，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了鹽穴和人工硐室兩種主要的技術(shù)路線，打破了地理?xiàng)l件的限制，具有很大增長潛力。液流電池需要金屬物質(zhì)作為電解液以儲(chǔ)存能量，如釩、鋅、鉻、鐵等，其中釩資源為稀有金屬，但我國釩資源比較豐富;熔鹽儲(chǔ)熱是以鹽類物質(zhì)為熱傳導(dǎo)和儲(chǔ)能介質(zhì)，我國資源豐富，目前發(fā)展態(tài)勢良好，未來需重點(diǎn)解決腐蝕等問題。氫儲(chǔ)能方面，長遠(yuǎn)來看，電解水制氫的綠氫技術(shù)路線是終極方向，資源基本不受限制，其主要瓶頸還是成本和運(yùn)輸高等問題。
展望未來，筆者預(yù)計(jì)，我國在2030年長時(shí)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模約2300萬千瓦，約占同期新型儲(chǔ)能裝機(jī)總規(guī)模的20%;2060年超長時(shí)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模約1.5億千瓦。而要發(fā)展好長時(shí)儲(chǔ)能，首先，要做好頂層規(guī)劃，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展。綜合考慮長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)特征，加強(qiáng)長時(shí)儲(chǔ)能和電力系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃與有效銜接，根據(jù)電力結(jié)構(gòu)和能源需求長遠(yuǎn)考慮并適時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)長時(shí)儲(chǔ)能與分布式儲(chǔ)能融合發(fā)展，分階段發(fā)展。其次，要進(jìn)一步加強(qiáng)長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提高儲(chǔ)能系統(tǒng)效率、安全性、壽命等性能，降低技術(shù)成本，確保技術(shù)自主可控。最后，要推動(dòng)體制機(jī)制創(chuàng)新，做好長時(shí)儲(chǔ)能的政策、市場和商業(yè)模式研究，制定促進(jìn)長時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展的支持政策，提供必要的市場激勵(lì)，促進(jìn)投資和技術(shù)應(yīng)用等。
來源：中新經(jīng)緯APP
作者 陳海生 中國科學(xué)院工程熱物理研究所所長、中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟理事長
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