中國儲能網(wǎng)訊：全球氣候變化形勢之下，碳中和成為了各國的主要議題。在前不久舉辦的第26屆聯(lián)合國氣候變化大會（COP26）上，一個名為“長時儲能委員會”的組織把長時儲能這個概念進(jìn)一步推到了關(guān)注者面前。
而在此后不久，長時儲能委員會就一語驚人：如果想要建設(shè)最優(yōu)化的全球零碳能源系統(tǒng)，到2040年全球長時儲能裝機(jī)容量要擴(kuò)大400倍！
何為長時儲能？
實現(xiàn)碳中和需要用更高比例的可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源，而重要的可再生能源——太陽能、風(fēng)能等都無法讓人們隨心所欲地使用：天氣和地理條件等因素讓它們在時間和空間兩個維度上存在著明顯的不均衡性。
因此，儲能被視為解決可再生能源波動的核心武器。通過將用電低谷時期的新能源電力加以儲存，并在用電高峰時期釋放，實現(xiàn)更高效的可再生能源利用，是未來能源低碳利用的核心理念之一。
然而，僅僅是“白天光伏夜間用”這種程度的儲能，并不足以解決新能源電力波動的問題?？稍偕茉创嬖谝蕴鞛閱挝?，甚至是以季度為單位的長時間不均衡，需要用儲存能量時間更長的技術(shù)來解決——這就是長時儲能。
長時儲能報告：爆炸式增長的長時儲能市場
長時儲能委員會由能源技術(shù)開發(fā)商、能源終端用戶和投資商共同組建，初始成員共有25家，其中有16家長時儲能技術(shù)企業(yè)。
成立不久后，長時儲能委員會就發(fā)布了第一份報告《Net-zero power:Long duration energy storage for a renewable grid》。長時儲能裝機(jī)容量需要擴(kuò)大400倍的說法正是寫在這份報告中。
除此之外，報告還指出，近年來，投資者對長時儲能的興趣有所增加，對長時儲能技術(shù)公司的投資超過25億美元。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，從2022年到2040年，全球長時儲能所需要的投資規(guī)模是1.5萬億美元到3萬億美元。
如此“爆炸式”增長的市場現(xiàn)在發(fā)展如何？
多種儲能技術(shù)路線競爭，熱儲能前景良好
報告中對多種長時儲能技術(shù)路線進(jìn)行了梳理。與常規(guī)短時儲能類似，長時儲能也可分為電儲能、熱儲能、化學(xué)儲能、機(jī)械儲能四大類。
逐步發(fā)展的巨大市場下，長時儲能技術(shù)該走哪條路？多種長時儲能技術(shù)路線各自有何優(yōu)劣？
從目前各國長時儲熱技術(shù)的科研和應(yīng)用情況來看，目前電儲能仍然是主流技術(shù)路線。然而，長時儲能委員會指出，對于超過8小時的儲能時間而言，電儲能技術(shù)的成本將成為巨大的絆腳石，其他儲能技術(shù)的開發(fā)也是必要的。
報告中提出了一個評價儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的參數(shù)：學(xué)習(xí)率（LearningRate），指在一項儲能技術(shù)目前的規(guī)模與成本的基礎(chǔ)上，規(guī)模每翻一倍，其成本的預(yù)期下降空間。
從上圖不難看出，電儲能的學(xué)習(xí)率低于長時儲能技術(shù)平均值，并遠(yuǎn)低于機(jī)械儲能和熱儲能。在長時電儲能技術(shù)本身成本就較高的前提下，未來長時儲能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展帶來的不同儲能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性差異將進(jìn)一步拉大。
因此，發(fā)展長時機(jī)械儲能和長時熱儲能是必要的。抽水蓄能、壓縮空氣儲能、大規(guī)模地下水儲熱等技術(shù)有著遠(yuǎn)大于電儲能的儲能規(guī)模和儲能時長，是未來長時儲能的重要角色。
從近期動態(tài)來看，成立長時儲能委員會的成員在COP26前后均有一些商業(yè)動作，而其中幾家長時儲熱技術(shù)廠商的成果頗為豐厚。
Azelio鋁儲熱技術(shù)：光熱電站的潛在新技術(shù)
Azelio近日獲得了南非農(nóng)業(yè)公司W(wǎng)ee Bee Ltd的訂單，將為其提供1.3MWh規(guī)模的8臺儲熱機(jī)組。其主打的鋁儲熱技術(shù)具有儲熱溫度高、總能量轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)勢，已投建了十余個項目。
Azelio的前身是全球領(lǐng)先的碟式斯特林技術(shù)公司Cleanergy。早在2012年9月，尚未更名的Azelio就在中國內(nèi)蒙古鄂爾多斯參與建成了首個110kW級的碟式斯特林光熱示范電站，并在該示范項目的成功基礎(chǔ)上積極推進(jìn)大規(guī)模商業(yè)化碟式斯特林光熱電站的開發(fā)。
目前大多數(shù)光熱發(fā)電項目使用的儲熱材料均為熔融鹽，其中名為Solar Salt的硝基混合熔鹽是主要材料。熔融鹽的儲熱性能優(yōu)秀，但具有一定的腐蝕性，同樣儲熱性能優(yōu)秀的鋁合金將是未來具有一定可行性的替代技術(shù)。
Malta熔鹽儲熱技術(shù)：與熱泵結(jié)合的冷熱雙儲新嘗試
在今夏完成6000萬美元融資之后，Malta近日宣布與Bechtel Corporation建立合作伙伴關(guān)系，進(jìn)一步推動其熔鹽儲熱技術(shù)的落地。
基于其熔鹽儲熱技術(shù)，Malta提出了一種利用兩個儲熱罐實現(xiàn)冷熱雙儲，并通過熱泵進(jìn)行熱量交換，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)儲熱冷熱聯(lián)供的技術(shù)。Malta稱該技術(shù)路線可實現(xiàn)10~150小時的儲能。
目前，Malta正在與加拿大能源公司NB Power攜手籌建規(guī)模達(dá)1000MWh的長時儲熱項目，若順利建成，將成為世界最大規(guī)模的長時儲熱項目。這家熔鹽儲熱技術(shù)公司的探索將為全球長時儲熱技術(shù)的應(yīng)用探索一條重要的路徑。
Energy Dome：新型發(fā)電技術(shù)的探索者
正如其公司名稱中的Dome(穹頂)一詞，Energy Dome的儲能核心技術(shù)路線是將二氧化碳儲存在一個類似穹頂?shù)拇笮蛨A頂建筑內(nèi)。在儲能時，從其圓頂建筑抽取空氣中的二氧化碳并冷凝，冷凝過程產(chǎn)生的熱量則存儲在熱儲能系統(tǒng)中；在釋放能量時，使用熱儲能系統(tǒng)加熱液態(tài)二氧化碳使其蒸發(fā)膨脹，驅(qū)動渦輪機(jī)發(fā)電。
這項技術(shù)類似壓縮空氣和液化空氣儲能，但二氧化碳在高溫高壓時呈現(xiàn)的優(yōu)質(zhì)的流體力學(xué)性能將使發(fā)電機(jī)組擁有更高的效率。實質(zhì)上，這項技術(shù)技術(shù)與近期我國西安熱工研究院研發(fā)并投運(yùn)的投運(yùn)的超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電機(jī)組相似。
本次Energy Dome獲得1100萬美元的融資后，將加速籌建其二氧化碳儲能發(fā)電項目。其第一個示范系統(tǒng)正在意大利南部的撒丁島建造，據(jù)稱可實現(xiàn)4~24小時儲能時長的最優(yōu)儲能效率。
二氧化碳儲能的技術(shù)路線屬于機(jī)械儲能，但與壓縮空氣和液化空氣儲能相同，該技術(shù)路線本身需要結(jié)合儲熱，而儲熱模塊的效率提升和成本降低將是二氧化碳儲能的核心增長點。未來二氧化碳儲能的發(fā)展同樣需要儲熱技術(shù)的優(yōu)化改進(jìn)。
長時儲熱有望迎來爆炸式增長
Azelio在南非斬獲訂單，進(jìn)一步擴(kuò)充業(yè)務(wù)規(guī)模；Malta與柏克德工程公司展開合作，并即將在加拿大部署1000MWh的儲熱項目；Energy Dome則獲得了1100萬美元的融資，開始籌劃首次商業(yè)部署——這些還只是長時儲能委員會中熱儲能委員企業(yè)的近期動向，整個長時儲能行業(yè)的活躍程度顯然不止于此。
與短時儲能不同，長時儲能更加重視儲能時長和儲能規(guī)模，在諸多在研或已商業(yè)化的項目動態(tài)中，我們可以看到，儲熱技術(shù)的諸多優(yōu)勢已經(jīng)逐漸浮出水面，即將迎來新一階段的發(fā)展。
“十四五”的第一年，我國的太陽能光熱發(fā)電行業(yè)就迎來了諸多項目的籌建和落地，可以說是光熱行業(yè)里程碑式的一年。光熱是儲熱技術(shù)的最重要應(yīng)用場景之一，我們同樣也可以期待儲熱技術(shù)在其他領(lǐng)域的發(fā)展。正如近十年鋰電行業(yè)的爆炸式增長，未來十年的儲熱行業(yè)也讓我們充滿希望。
