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)模化發(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)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)模化發(fā)展新型儲能？這是當前新能源開發(fā)規(guī)模快速增加、負荷峰谷差持續(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(yīng)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(yīng)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(wù)，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(yù)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(shè)周期短，選址簡單靈活，調(diào)節(jié)能力強
“新型儲能建設(shè)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)模化應(yīng)用勢在必行。”國家能源局有關(guān)負責人介紹。
看建設(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)儲能項目建設(shè)周期為3至6個月，新型壓縮空氣儲能項目建設(shè)周期一般為1.5至2年。
看選址和應(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、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，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充。”國網(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(xué)儲能的反應(yīng)速度快，可以做到毫秒至秒級的響應(yīng)。
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(xué)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(yīng)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(yīng)用成本下降超過60%。”黃碧斌舉例。
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(dǎo)、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。“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。”陳永翀說。
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)模化、產(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。”陳永翀認為，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(shè)運行的全過程安全。
成本方面，以目前占據(jù)主流的電化學(xué)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(yīng)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)意見、‘十四五’實施方案等，鼓勵儲能項目通過電力市場疏導(dǎo)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(dǎo)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(xué)；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(yīng)用帶動技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。”
“目前建設(shè)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。”陳永翀認為，儲能應(yīng)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(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。”陳永翀說。
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