廣東佛山,9條鋰電池技術(shù)路線在寶塘儲能電站“同臺比武”,裝機(jī)規(guī)模約占粵港澳大灣區(qū)新型儲能總量的1/5;
湖北應(yīng)城,世界首臺(套)300兆瓦級壓縮空氣儲能電站并網(wǎng),利用廢棄鹽穴作為儲氣庫,單次儲存的電量可供一座中小城市連續(xù)用電5小時(shí);
江蘇如東,國內(nèi)首個(gè)100兆瓦時(shí)重力儲能項(xiàng)目加緊建設(shè),一棟高148米的儲能塔將通過提升和下放重力塊,進(jìn)行儲放電……
今年以來,新型儲能的不同技術(shù)路線持續(xù)落地。新型儲能是指除抽水蓄能外,以輸出電力為主要形式并對外提供服務(wù)的儲能技術(shù),包括電化學(xué)儲能、壓縮空氣儲能、重力儲能等。它們可改變電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的即發(fā)即用方式,好比“超級充電寶”,新能源大發(fā)或者用電低谷時(shí)充電,新能源出力小或者用電高峰時(shí)放電,有利于促進(jìn)新能源開發(fā)消納和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
今年的《政府工作報(bào)告》提出,“發(fā)展新型儲能”。截至今年一季度末,全國已建成投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)3530萬千瓦/7768萬千瓦時(shí),較2023年一季度末增長超過210%。當(dāng)前新型儲能發(fā)展呈現(xiàn)哪些特點(diǎn)?還面臨哪些挑戰(zhàn)?記者進(jìn)行了采訪。
裝機(jī)規(guī)模快速增長,技術(shù)創(chuàng)新不斷突破,應(yīng)用場景更加豐富
湖北應(yīng)城300兆瓦壓縮空氣儲能電站,地下500米處,擁有150多萬立方米儲氣空間的地下廢棄鹽穴,正進(jìn)行注氣排鹵調(diào)試。
“鹽穴是地下鹽層被開采后形成的腔穴,具備密閉性好、使用壽命長、占地少等優(yōu)勢,是儲氣的理想場所?!敝袊芙〝?shù)科集團(tuán)副總經(jīng)理李峻說,目前壓縮空氣儲能電站的單位建設(shè)成本一般在每千瓦6000元至8000元,正逐步接近抽水蓄能電站的建設(shè)成本。
5月11日,隨著1萬千瓦時(shí)電量從電池集裝箱內(nèi)全部送出,廣西伏林鈉離子電池儲能電站成功投運(yùn)。這是我國鈉離子電池儲能技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用。
南方電網(wǎng)廣西電力科學(xué)研究院技術(shù)專家唐彬介紹,相比鋰離子電池,鈉離子電池資源來源廣泛、儲量豐富、價(jià)格低廉;而且可以在零下40攝氏度至80攝氏度的環(huán)境下工作,使用范圍更廣。目前該電站的鈉離子電池儲能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率超過92%。
風(fēng)電光伏發(fā)電間歇性、波動性大,大規(guī)模、高比例接入需要儲能等調(diào)節(jié)性電源作為支撐。和受選址要求高、建設(shè)周期長等因素影響的抽水蓄能不同,新型儲能具有布局靈活、建設(shè)周期短、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢。
近年來,新型儲能日益成為我國建設(shè)新型能源體系和新型電力系統(tǒng)的重要支撐——
裝機(jī)規(guī)??焖僭鲩L。2023年,新型儲能新增裝機(jī)規(guī)模約2260萬千瓦/4870萬千瓦時(shí),是“十三五”末裝機(jī)規(guī)模的近10倍。新型儲能電站建設(shè)逐步呈現(xiàn)集中式、大型化趨勢,截至今年一季度末,10萬千瓦以上的項(xiàng)目裝機(jī)占比為54.8%。
技術(shù)創(chuàng)新不斷突破。電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副院長何肇介紹,雖然當(dāng)前我國新型儲能技術(shù)路線仍以鋰離子電池儲能為主,占比超過95%,但各類新技術(shù)路線的工程化應(yīng)用正在加快。去年以來,多個(gè)300兆瓦等級壓縮空氣儲能項(xiàng)目、100兆瓦等級液流電池儲能項(xiàng)目、兆瓦級飛輪儲能項(xiàng)目開工,重力儲能、液態(tài)空氣儲能、二氧化碳儲能等新技術(shù)落地。
應(yīng)用場景更加豐富。走進(jìn)合肥美的暖通設(shè)備有限公司,屋頂光伏板、地面儲能箱整齊排列?!暗凸入妰r(jià)或者光伏大發(fā)時(shí)儲電、高峰電價(jià)時(shí)放電,去年11月投運(yùn)以來,累計(jì)節(jié)約電費(fèi)超過100萬元?!惫竟こ滩块L徐波說。眼下,合肥正推進(jìn)肥西電網(wǎng)9個(gè)用戶側(cè)儲能項(xiàng)目建設(shè),預(yù)計(jì)6月底前建成10萬千瓦時(shí)的儲能調(diào)峰資源池,助力迎峰度夏。
用戶側(cè),可降低用能成本、提高用能質(zhì)量;電源側(cè),加快推動系統(tǒng)友好型新能源電站建設(shè),提升新能源并網(wǎng)友好性;電網(wǎng)側(cè),提供調(diào)峰、調(diào)頻等多種服務(wù),在電網(wǎng)薄弱區(qū)域增強(qiáng)供電保障能力……新型儲能可與電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷等各環(huán)節(jié)融合發(fā)展,提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。
加大研發(fā)力度,推進(jìn)融合創(chuàng)新平臺建設(shè),帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展
儲能產(chǎn)業(yè)鏈上游涉及原材料與設(shè)備,中游涉及儲能系統(tǒng)與集成,下游涉及電力系統(tǒng)儲能應(yīng)用。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,“十四五”以來,新增新型儲能裝機(jī)直接拉動投資超1000億元,帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展。
遠(yuǎn)景動力鄂爾多斯電池基地,經(jīng)過勻漿、涂布、輥壓、模切等多道工序,一塊塊藍(lán)色方形電芯陸續(xù)下線,隨后將轉(zhuǎn)運(yùn)至遠(yuǎn)景儲能在河北、甘肅等地的裝配基地,組裝成一個(gè)個(gè)20尺5兆瓦時(shí)集裝箱儲能系統(tǒng)。
“單個(gè)儲能集裝箱能儲存5000千瓦時(shí)電量。相比市場主流的20尺3.35兆瓦時(shí)儲能系統(tǒng),單位體積容量更大,占地面積能減少約40%,循環(huán)壽命突破1萬次,全生命周期度電成本下降約30%?!边h(yuǎn)景集團(tuán)高級副總裁田慶軍告訴記者,今年一季度,遠(yuǎn)景儲能出貨量超過1.2吉瓦時(shí),同比增長50%以上。
田慶軍介紹,新型儲能正向大容量、高密度、超安全、長循環(huán)、智能化方向升級。“未來新型儲能還有很大技術(shù)進(jìn)步空間,鋰電池儲能度電成本有望降至0.1元以下。屆時(shí),‘不穩(wěn)定的新能源+新型儲能調(diào)節(jié)’的度電成本有望降至0.3元以下,相比煤電具備成本競爭力,推動實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和?!?/p>
與此同時(shí),新型儲能產(chǎn)業(yè)部分核心部件和關(guān)鍵材料技術(shù)仍需攻克,產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)和完備性還有待提升。眼下,國內(nèi)相關(guān)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高等院校等持續(xù)開展新型儲能技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用布局等方面的研究,推動產(chǎn)業(yè)體系日趨完備。
——關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)力度持續(xù)加大。
膨脹機(jī)是壓縮空氣儲能的關(guān)鍵設(shè)備之一,要在高壓、高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速下高效運(yùn)轉(zhuǎn),存在較高技術(shù)壁壘?!拔覀儬款^各大科研院所、頭部裝備企業(yè),協(xié)同開展技術(shù)攻關(guān)與工程實(shí)踐,攻克大容量、高參數(shù)、超長時(shí)空氣壓縮/膨脹機(jī)組工藝設(shè)計(jì)等國際空白技術(shù),實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)裝備100%國產(chǎn)化?!崩罹榻B。
近年來,300兆瓦等級壓縮空氣儲能主機(jī)設(shè)備、全國產(chǎn)化液流電池隔膜、單體兆瓦級飛輪儲能系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)突破,助力我國儲能技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
——融合創(chuàng)新平臺建設(shè)加速推進(jìn)。
廣州白云區(qū),機(jī)器轟鳴、構(gòu)架吊裝,一座專門用于新型儲能產(chǎn)品測試的220千伏變電站即將建成。“建成后,研發(fā)團(tuán)隊(duì)和廠家可以在這里完成真實(shí)場景測試,讓產(chǎn)品快速走向市場?!眹业胤焦步ㄐ滦蛢δ軇?chuàng)新中心副總經(jīng)理、南網(wǎng)科技公司首席技術(shù)專家劉石介紹。
作為新型儲能領(lǐng)域唯一一個(gè)國家制造業(yè)創(chuàng)新中心,國家地方共建新型儲能創(chuàng)新中心由廣東省政府和南方電網(wǎng)牽頭,聯(lián)合13家新型儲能材料、芯片、電池等上下游企業(yè)共同組建,打通“實(shí)驗(yàn)室—制造—市場”的創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。
中國能建中電工程儲能工程技術(shù)研究院院長戚宏勛認(rèn)為,新型儲能產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段,技術(shù)創(chuàng)新是推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵。要積極開展儲能新材料、新技術(shù)、新裝備攻關(guān),推動產(chǎn)學(xué)研用各環(huán)節(jié)有機(jī)融合,加快創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化,積極探索新型儲能應(yīng)用市場。
完善新型儲能政策體系,引導(dǎo)各類儲能科學(xué)配置和調(diào)度運(yùn)用
江蘇今年迎峰度夏前將新增約400萬千瓦新型儲能并入國家電網(wǎng),滿足電力保供及電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求;廣東計(jì)劃到2025年新型儲能產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入達(dá)到6000億元,年均增長50%以上……作為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐,新型儲能發(fā)展的市場前景廣闊?!敖衲晷滦蛢δ苎b機(jī)占儲能裝機(jī)比例有望高于50%,超過抽水蓄能?!敝嘘P(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟理事長陳海生說。
采訪中,記者也了解到,新型儲能接下來要實(shí)現(xiàn)規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)化、市場化發(fā)展,仍需在安全、經(jīng)濟(jì)、綠色等方面下功夫。
安全風(fēng)險(xiǎn)防范這一底線需要守牢。隨著電池容量和密度提升,特別是電化學(xué)儲能串并聯(lián)的數(shù)量多,儲能電站的安全風(fēng)險(xiǎn)較為突出。清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院綠色儲能研究所所長陳永翀認(rèn)為,需要進(jìn)一步完善避免熱失控及燃燒爆炸的本質(zhì)安全控制技術(shù),“在保障安全的基礎(chǔ)上,綠色也是未來新型儲能技術(shù)的發(fā)展方向,例如完善儲能電池易回收結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和綠色回收技術(shù),推動全生命周期綠色發(fā)展,提升產(chǎn)業(yè)國際競爭力?!?/p>
商業(yè)模式和政策機(jī)制有待進(jìn)一步完善。記者在采訪中了解到,相比于抽水蓄能等傳統(tǒng)靈活性資源,新型儲能成本較高、收益模式單一,是制約其規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要因素。
南方電網(wǎng)儲能公司儲能科研院負(fù)責(zé)人陳滿分析道,當(dāng)前,技術(shù)經(jīng)濟(jì)性相對較好的鋰離子電池的度電成本仍高于抽水蓄能成本;鈉離子儲能尚在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用初期,原材料的成本優(yōu)勢有待產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展后方能顯現(xiàn);飛輪、重力等類型新型儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化程度低,技術(shù)經(jīng)濟(jì)性尚不可比。
與此同時(shí),新型儲能參與中長期交易、現(xiàn)貨交易等市場規(guī)則還在逐步完善中,存在市場收益偏低等情況。不少采訪對象建議,加快推進(jìn)電力市場體系建設(shè),充分考慮合理容量需求、價(jià)格可承受上限、電價(jià)疏導(dǎo)渠道等因素,健全電網(wǎng)側(cè)新型儲能“容量電價(jià)+電量電價(jià)”形成機(jī)制等;創(chuàng)新商業(yè)模式和應(yīng)用場景,探索共享儲能、云儲能、儲能聚合等商業(yè)模式應(yīng)用。
“下一步,國家能源局將不斷完善新型儲能政策體系,鼓勵(lì)科技創(chuàng)新,持續(xù)推動新型儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步,不斷引導(dǎo)各類儲能科學(xué)配置和調(diào)度運(yùn)用,支撐新型能源體系和新型電力系統(tǒng)建設(shè)?!眹夷茉淳帜茉垂?jié)約和科技裝備司副司長邊廣琦表示。
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