制圖:汪哲平
用電低谷時,,利用電能將空氣壓縮到鹽穴中,;用電高峰時,,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目,,地下千米的鹽穴化身大型“充電寶”,一個儲能周期可存儲電量30萬度,,相當于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。日前,,國家發(fā)展改革委,、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》(以下簡稱《實施方案》)提出,到2025年,,新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?;l(fā)展階段,具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件,。
新型儲能究竟是什么,?“十四五”時期要如何發(fā)展?記者進行了采訪,。
既能平滑不穩(wěn)定的風電光伏,,也能配合常規(guī)火電等參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻
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,。
為什么要高質(zhì)量、規(guī)?;l(fā)展新型儲能,?這是當前新能源開發(fā)規(guī)??焖僭黾印⒇摵煞骞炔畛掷m(xù)拉大背景下,,提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,、保障電力系統(tǒng)安全運行的必然需求。
要知道,,風電,、光伏都是“看天吃飯”,其發(fā)電具有波動性,、間歇性,,“極熱無風”“極寒無光”。隨著未來大規(guī)模,、高比例應用,,再加上煤電面臨轉(zhuǎn)型、新增裝機規(guī)模趨緩,,如果遇到無風無光,、陰冷冰凍的極端天氣,風電光伏發(fā)電出力大減,,電力供應由誰來保障,?
儲能的作用可以通俗理解為“充電寶”, 風電,、光伏大發(fā)時或者用電低谷時充電,,風光出力小或者用電高峰時放電。既能平滑不穩(wěn)定的光伏發(fā)電和風電,,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)運行提供調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務,,提高電力系統(tǒng)的靈活性。
3月20日,,位于浙江紹興的35千伏紅星變電站內(nèi),,最后4臺集裝箱式電池組被吊裝至預定位置。至此,,浙江首個35千伏電網(wǎng)側(cè)直掛式儲能電站進入并網(wǎng)投運倒計時,。“儲能電站的最大功率為6兆瓦,,可支持約3000臺家用2匹空調(diào)同時工作2小時,。”國網(wǎng)紹興市上虞區(qū)供電公司副總工程師陳岳峰介紹,,根據(jù)測算,,儲能電站建成后,,上虞220千伏道墟變電站的峰谷差率將從現(xiàn)在的43.5%降至35.4%,有助于削峰填谷,、平滑負荷曲線,。
建設周期短,選址簡單靈活,,調(diào)節(jié)能力強
“新型儲能建設周期短,、選址簡單靈活、調(diào)節(jié)能力強,,與新能源開發(fā)消納的匹配性較好,,優(yōu)勢逐漸凸顯,加快推進先進儲能技術(shù)規(guī)?;瘧脛菰诒匦?。”國家能源局有關(guān)負責人介紹,。
看建設周期,,抽水蓄能電站建設周期通常為6至8年,新型儲能中的電化學儲能項目建設周期為3至6個月,,新型壓縮空氣儲能項目建設周期一般為1.5至2年,。
看選址和應用場景,“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,、單站規(guī)模大,適宜電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模,、系統(tǒng)級應用,;新型儲能單站體量可大可小,環(huán)境適應性強,,能夠靈活部署于電源,、電網(wǎng)和用戶側(cè)等各類應用場景,可以作為抽水蓄能的增量補充,?!眹W(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計研究所副所長黃碧斌介紹。
再看調(diào)節(jié)能力,,新型電化學儲能的反應速度快,,可以做到毫秒至秒級的響應。
國家能源局有關(guān)負責人介紹,,“十三五”以來,,我國新型儲能實現(xiàn)由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡,實現(xiàn)了實質(zhì)性進步。鋰離子電池,、壓縮空氣儲能等技術(shù)已達到世界領(lǐng)先水平,2021年底新型儲能累計裝機超過400萬千瓦,。
以電化學儲能技術(shù)為例,,近年來,電池安全性,、循環(huán)壽命和能量密度等關(guān)鍵技術(shù)指標得到大幅提升,,應用成本快速下降。“近5年,,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、應用成本下降超過60%,?!秉S碧斌舉例。
未來,,新型儲能的發(fā)展空間廣闊,。中科院電工研究所儲能技術(shù)研究組組長陳永翀說,盡管我國的儲能裝機規(guī)模世界第一,,但儲能與風電光伏新能源裝機規(guī)模的比例(簡稱“儲新比”)不到7%,;相對而言,其他國家和地區(qū)的平均儲新比已達15.8%,。隨著新能源發(fā)電規(guī)模的快速增加,,我國儲新比還有很大的增長空間。
鼓勵不同技術(shù)路線,,“高安全,、低成本、可持續(xù)”是共同目標
《實施方案》提出“市場主導,、有序發(fā)展”的基本原則,,明確新型儲能獨立市場地位,并提出充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用,?!斑^去,新型儲能更多是作為火電廠的輔助參與調(diào)頻,,明確獨立市場地位后,,未來結(jié)合電價政策的出臺,新型儲能可以獨立參與并網(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?!标愑懒堈f,。
新型儲能優(yōu)勢頗多,、迎來發(fā)展機遇,但在業(yè)內(nèi)看來,,未來規(guī)?;a(chǎn)業(yè)化,、市場化發(fā)展,,至少有安全和成本“兩道坎”要跨過。
安全是新型儲能發(fā)展的底線,。“目前鋰電儲能系統(tǒng)還沒有達到本質(zhì)安全的目標,,管控不當?shù)脑捰腥紵L險?!标愑懒堈J為,,未來需要發(fā)展本質(zhì)安全技術(shù),即在電池熱失控之前就要做到內(nèi)部安全可控,,不能依賴熱失控后的外部消防措施,。黃碧斌認為,新型儲能模塊,、電池柜等方面的安全標準,、安全風險評估流程尚需完善和規(guī)范。
對此,,《實施方案》提出,,加強新型儲能安全風險防范,明確新型儲能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)安全責任主體,,建立健全新型儲能技術(shù)標準,、管理、監(jiān)測,、評估體系,,保障新型儲能項目建設運行的全過程安全。
成本方面,,以目前占據(jù)主流的電化學儲能為例,,黃碧斌介紹,按照現(xiàn)在普遍的成本計算,,即使日均兩充兩放,,全壽命周期單次充放度電成本超過0.5元/千瓦時。不僅如此,,加大安全投入也會增加儲能項目成本,。他建議,面向電力系統(tǒng)應用場景需求,加快推動長壽命,、低成本,、高安全、高效率的先進電化學儲能材料,,以及大容量,、長時間的新型儲能技術(shù)研發(fā)。
同時,,還要加快建立新型儲能價格等成本疏導機制,。“當前有關(guān)部門已出臺加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見,、‘十四五’實施方案等,,鼓勵儲能項目通過電力市場疏導成本、獲取收益,。但目前參與市場的準入條件,、交易機制等細則尚未明確,各側(cè)儲能缺乏成熟的商業(yè)模式,,企業(yè)安裝儲能的積極性并不高,。”黃碧斌建議,,進一步細化電網(wǎng)側(cè)獨立儲能參與市場機制,,完善電網(wǎng)側(cè)替代性儲能價格疏導機制,完善峰谷電價,、尖峰電價政策,,優(yōu)化峰谷電價價差,為用戶側(cè)儲能發(fā)展創(chuàng)造空間,。
除了安全和成本問題,,陳永翀認為,當前新型儲能發(fā)展還面臨一些問題,,例如一些地方要求新能源強制配套儲能,,但新能源配儲比例不科學;新型儲能調(diào)用少,、利用率低,,需要進一步明確新型儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)接入和調(diào)度標準等。
新型儲能的技術(shù)路線呈現(xiàn)多元化,,國家能源局有關(guān)負責人介紹,,《實施方案》對新型儲能技術(shù)創(chuàng)新加強戰(zhàn)略性布局和系統(tǒng)性謀劃,提出研發(fā)儲備技術(shù)方向,,鼓勵不同技術(shù)路線“百花齊放”,,同時兼顧創(chuàng)新資源的優(yōu)化配置,“此外,還要堅持示范先行的原則,,積極開展技術(shù)創(chuàng)新,、健全市場體系和政策機制方面的試點示范,通過示范應用帶動技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級,?!?/span>
“目前建設的新型儲能項目80%以上都是鋰離子電池,占比最高,;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,?!标愑懒堈J為,儲能應用場景很豐富,,每種場景的性能要求各不相同,,有的對功率要求高、有的對容量需求大,,儲能技術(shù)各有特點,,未來多種儲能路線將并行發(fā)展。
“盡管如此,,‘高安全,、低成本、可持續(xù)’是所有儲能技術(shù)發(fā)展的共同目標,。要加快建立以企業(yè)為主體,、市場為導向、產(chǎn)學研用相結(jié)合的綠色儲能技術(shù)創(chuàng)新體系,?!标愑懒堈f。