中國儲能網(wǎng)訊：日前，內(nèi)蒙古自治區(qū)政府發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的實(shí)施意見》，提出儲能須占新能源裝機(jī)容量15%以上，且儲能時長要求4個小時以上。正式揭開了大規(guī)模長時儲能技術(shù)快速發(fā)展的新篇章。與此同時，科技部下發(fā)的《“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點(diǎn)專項2022年度項目申報指南》中也提出，儲能技術(shù)時長持續(xù)4個小時以上，將作為一項重要的考核指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收。由此可見，大規(guī)模長時儲能技術(shù)發(fā)展正在駛?cè)肟燔嚨馈?/span>
儲能開啟成長新篇章
隨著可再生能源發(fā)電量從25%增加到50%—60%，火電調(diào)峰占比將逐步下降，大規(guī)模低成本的長時儲能方案，作為可以靈活多變的處理方式，未來在替代火力發(fā)電調(diào)峰中將發(fā)揮中流砥柱的作用。
多種儲能技術(shù)協(xié)同發(fā)展
今年6月7日，由國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步推動新型儲能參與電力市場和調(diào)度運(yùn)用的通知》指出，要堅持以市場化方式形成價格，持續(xù)完善調(diào)度運(yùn)行機(jī)制，發(fā)揮儲能技術(shù)優(yōu)勢，提升儲能總體利用水平；6月29日，國家能源局發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點(diǎn)要求（2022年版）（征求意見稿）》指出：“中大型儲能電站不得使用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜采用梯次利用動力電池”，首次將儲能系統(tǒng)的本征安全屬性作為一項重要參考指標(biāo)拋向市場。儲能安全該如何構(gòu)建？“低成本”與“本征安全”能否在大規(guī)模長時儲能中兼得？將考驗(yàn)?zāi)茉葱袠I(yè)決策者與地方政府產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線選擇規(guī)劃的智慧。
儲能技術(shù)于2021年正式邁入商業(yè)化元年，其中地方政府對儲能的熱情持續(xù)高漲。截至今年6月，共有20多個省區(qū)市先后發(fā)布新型儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃相關(guān)實(shí)施細(xì)則。新型儲能在提高效率、降低成本、延長使用壽命以及提高安全性方面都取得了長足的進(jìn)步。鋰電池儲能、液流電池、壓縮空氣等多種新型儲能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和市場化進(jìn)程都在顯著提速。
今年以來，鋰電池價格一路飆升，主要原材料碳酸鋰鹽價格突破50萬元/噸，創(chuàng)歷史新高。鋰電池的儲能初裝成本也從1400元／千瓦時快速攀升至2000元/千瓦時以上。隨著壓縮空氣與液流電池規(guī)?；杀境掷m(xù)降低，行業(yè)商業(yè)性選擇拐點(diǎn)即將到來。
壓縮空氣儲能是目前唯一能與抽水蓄能相媲美的大規(guī)模長時物理儲能技術(shù)，被喻為“新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定器”，具有規(guī)模大、適用性強(qiáng)、效率高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。盡管國內(nèi)壓縮空氣儲能技術(shù)在2005年才開始發(fā)展，研究起步較晚，但進(jìn)步十分迅速，在2016年就已建立了示范工程項目，技術(shù)已處于全球領(lǐng)先水平。2021年8月，以中科院工程熱物理所陳海生研究員為代表的壓縮空氣儲能團(tuán)隊，在山東肥城建成了國際首套10兆瓦鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲能商業(yè)示范電站，并正式并網(wǎng)發(fā)電商業(yè)運(yùn)行，系統(tǒng)效率達(dá)60.7%。隨后國際首套100兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能國家示范項目也在張家口建設(shè)完工，系統(tǒng)效率也有了新的突破。
液流電池儲能具有本征安全、充放電循環(huán)壽命長、電解液可循環(huán)使用、生命周期經(jīng)濟(jì)性好及環(huán)境友好等特點(diǎn)，這些年受到學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。液流電池系統(tǒng)的輸出功率通常在數(shù)百瓦至數(shù)百兆瓦，儲能容量在數(shù)百千瓦時至數(shù)百兆瓦時范圍，適合需要大規(guī)模、大容量、長時間儲能裝備的應(yīng)用場合。
目前，全釩液流電池成熟度最高，商業(yè)化進(jìn)程最快，國內(nèi)外參與其研究開發(fā)的機(jī)構(gòu)與企業(yè)較多。如以專家張華明、李先鋒為代表的中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（大連化物所），以產(chǎn)品研發(fā)為代表的北京普能世紀(jì)科技有限公司，國外如日本住友電氣工業(yè)株式會社（住友電工）、北美UET等，都在全釩液流電池方面進(jìn)行了長期的研發(fā)和探索。隨著近年國內(nèi)外對儲能市場開發(fā)的重視以及釩價格的下降，一大批全釩液流電池示范項目在世界范圍內(nèi)建成。2019年，大連液流電池儲能調(diào)峰電站國家示范項目開建，總體規(guī)模200兆瓦/800兆瓦時；今年5月，液流電池儲能示范項目成功接入大連電網(wǎng)，正式并網(wǎng)投運(yùn)，技術(shù)與市場日趨成熟。美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）數(shù)據(jù)顯示，2021年全球釩產(chǎn)量10.7萬噸，中國產(chǎn)量為7.3萬噸，占比68%。未來吉瓦級別的訂單勢必會進(jìn)一步催生釩礦的開采與使用需求，可以看到以攀鋼釩鈦為首的企業(yè)正在持續(xù)穩(wěn)定地增加釩的供應(yīng)量，以確?？梢愿先找嫱⒌氖袌鲂枨蟆?
鐵鉻液流電池作為一項原材料成本更加低廉的液流電池技術(shù)，近期也受到大家的關(guān)注。國電投“容和一號”于今年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，單條產(chǎn)線可年產(chǎn)5000臺30千瓦級電池堆。以中國石油大學(xué)（北京）徐春明院士團(tuán)隊為代表的鐵鉻液流電池研發(fā)團(tuán)隊，近年來也相繼攻克了鐵鉻液流電池存在負(fù)極的析氫、正負(fù)極電解液交叉污染、鉻氧化還原性差的問題，相關(guān)技術(shù)也聯(lián)合中海儲能科技（北京）有限公司即將在北京昌平完成“中海一號”的建設(shè)。鐵鉻液流電池這項技術(shù)路線近年來正在持續(xù)升溫，而未來隨著化工行業(yè)綠電、綠氫、綠氨示范項目相繼突破，伴隨著可再生能源快速發(fā)展的第二次化工電氣化浪潮撲面而來，新的應(yīng)用場景也將為液流電池儲能解鎖全新的使用模式。
氫儲能發(fā)展前景廣闊
氫能作為能量密度最高的能源，因其綠色、高效、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)勢，已成為全球最具有發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。氫可以承載大功率的富余電能輸出，很適合作為大容量風(fēng)電、光伏電站的儲能介質(zhì)。與其他能源相比，氫能在提取和應(yīng)用等方面具有更明顯的優(yōu)勢，除了可以從傳統(tǒng)的化石能源中提取之外，還可以從可再生能源中進(jìn)行提取。
近年來，氫儲能技術(shù)的優(yōu)勢逐漸凸顯。不少業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，氫儲能已具備大規(guī)模推廣的基礎(chǔ)條件。但氫儲能存在儲氫壓力容器容易發(fā)生氫脆現(xiàn)象等弊端，且氫氣的運(yùn)輸和儲存成本很高。未來隨著固態(tài)儲氫、規(guī)?；娊馑?、光解水制氫、氫氣低壓儲運(yùn)等技術(shù)的突破，核心材料成本進(jìn)一步下降，氫能有望打破現(xiàn)階段發(fā)展的桎梏，迎來歷史性發(fā)展機(jī)遇。
當(dāng)前，新能源和可再生能源裝機(jī)比例迅速增加，推動新型儲能高質(zhì)量規(guī)?；l(fā)展迫在眉睫。在“30·60”背景下，國家愈發(fā)重視儲能技術(shù)發(fā)展，越來越多的新型儲能已逐漸加入我國儲能系統(tǒng)當(dāng)中，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、推進(jìn)能源革命、實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供了重要支撐。
徐泉中國石油大學(xué)（北京）碳中和未來技術(shù)學(xué)院副院長
