中國儲能網(wǎng)訊:11月9日,全球電池龍頭寧德時代的首席科學家吳凱在2023世界儲能大會上,直面國內(nèi)儲能行業(yè)的一系列痛點,直言儲能是用來用的,不是用來撐門面、做擺設(shè)、換路條的。
這一幕城頭大佬怒批行業(yè)內(nèi)幕的戲份,也把長期以來配儲過程中應(yīng)付政策的遮羞布揭開了。
鋰電作為新型儲能方式最為出圈的存在,這些年可謂是風頭無兩,但儲能生態(tài)過熱也是真相。
與此同時,此前麻省理工學院的一項研究表明,基于目前電網(wǎng)電價較低的情況,短期內(nèi)氫能的終端直接應(yīng)用相比其在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用更具經(jīng)濟性優(yōu)勢。
氫儲能,要迎來機遇了嗎?
鋰電儲能短板
“雙碳”加持下,新能源產(chǎn)業(yè)越發(fā)迎來發(fā)展的黃金時期,在光伏爆發(fā)、鋰電翻涌之時,作為新能源產(chǎn)業(yè)以及新型電力系統(tǒng)改革中當之無愧的“黃金賽道”,儲能產(chǎn)業(yè)也迎來產(chǎn)業(yè)的大爆發(fā)。
根據(jù)國家能源局今年上半年的數(shù)據(jù)顯示,我國今年前六個月新增的新型儲能裝機量,等于過去10年裝機的總和。
但在產(chǎn)業(yè)遍地開花的同時,問題也隨之而來,儲能系統(tǒng)利用率低、投資方收益低、強配儲能帶來的一系列副作用以及投資過熱導致的低質(zhì)建設(shè)投資等,一把邪火悄然燃起。
目前,全國已有近30個省份出臺了“十四五”新型儲能規(guī)劃或新能源配置儲能文件,大力發(fā)展“新能源+儲能”。
但解決棄風棄光的好意,久而久之卻演變成了如今的“強制配儲”。
配建儲能的巨大經(jīng)濟成本使得不少企業(yè)選擇了“陽奉陰違”,反噬之下,新能源利用率反而降低。
在傳統(tǒng)儲能還在受成本挾制之時,作為新型儲能方式的氫儲能卻在暗中發(fā)育。
鋰氫互補
在儲能現(xiàn)有的五條賽道:機械儲能、電化學儲能、電磁儲能、熱儲能和化學儲能中,氫儲能是一種新型儲能,在能量維度、時間維度和空間維度上具有突出優(yōu)勢,可在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。
化學儲能是指利用氫等化學物作為能量的載體。儲能即儲存能量,根據(jù)能量形式的不同,儲能又可以分為電儲能、熱儲能和氫儲能三類。
機械儲能、電化學儲能和電磁儲能屬于電儲能,目的是儲電,適用于充放電短周期內(nèi)的就地使用。
相較于單純的“充電寶”,氫儲能既可以儲電,又可以儲氫及其衍生物。
基于“電?氫?電”(Power-to-Power,P2P)轉(zhuǎn)換過程的氫儲能,主要包含電解槽、儲氫罐和燃料電池等裝置。
其中最大的成本構(gòu)成是固定式燃料電池系統(tǒng),占總投資的近七成。近年來,國內(nèi)的燃料電池系統(tǒng)廠商仍然在進行持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新。
相較于其他儲能方式,氫儲能受地理因素限制較小,具有無自衰減、擴容成本低、能量密度大、能源發(fā)電轉(zhuǎn)移便捷等優(yōu)點,憑借其無自衰減的特性,尤其適用于跨周和季度的儲能。
基于擴容成本低的特點,可通過增加氫氣儲罐尺寸,以較低的邊際成本,獨立于發(fā)電和制氫的規(guī)模而擴大其儲能能力,其儲能規(guī)模和周期遠超其他儲能方式。
尤其是在應(yīng)對極端突發(fā)事件時,性能也更加穩(wěn)定。
而在長時儲能方面,氫儲能添補了其不足。
在國內(nèi),一般將連續(xù)運行(放電)時間為不低于4小時的儲能系統(tǒng)稱為長時儲能。
短時間儲能側(cè)重保證電力系統(tǒng)在瞬時干擾下保持平衡等電網(wǎng)安全問題,而長時儲能一般側(cè)重實現(xiàn)峰谷供需平衡的問題。
但在當下,我國儲能市場以儲能時長在2-4小時之間的短時儲能系統(tǒng)為主,但這并不能滿足電力系統(tǒng)跨天、跨月、乃至跨季、跨年的儲能需要。
而在新能源消納方面,氫儲能在放電時間(小時至季度)和容量規(guī)模(百吉瓦級別)上的優(yōu)勢比其他儲能明顯,相比抽水蓄能和壓縮空氣儲能,不受地理位置因素的限制,而且能夠增強電力系統(tǒng)的韌性。
氫能既可以與電網(wǎng)融合協(xié)同,在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮儲能的柔性支撐作用,也可以在電網(wǎng)之外,單獨組成氫能輸運供應(yīng)網(wǎng)絡(luò),自成體系,獨立運營,應(yīng)用于工業(yè)、交通、建筑、電力等領(lǐng)域。
氫儲未來
雖然強制配儲為人所詬病,但儲能與可再生能源的建設(shè)的搭檔組合也是必然的,尤其是伴隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè),配儲是必然的趨勢。
近年來,氫儲能作為新型儲能形式,伴隨著新型電力市場的建設(shè)走進大眾視野中來。
電力儲能形式有抽水蓄能、熔融鹽儲熱、新型儲能,其中新型儲能便包括氫儲能、鈉離子電池、鉛酸電池等。
10月25日,國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布了《關(guān)于加強新形勢下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的指導意見》,氫儲能被明確作為新型儲能重要內(nèi)容,參與電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
文件指出,在源網(wǎng)荷儲一體化已經(jīng)成為新型電力系統(tǒng)一大特色之時,氫儲能已經(jīng)成為支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個支點。
氫儲能系統(tǒng)的三個主要部分——制氫、儲氫、氫發(fā)電,三個子系統(tǒng)基于電能鏈和氫產(chǎn)業(yè)鏈兩條路徑實現(xiàn)能量流轉(zhuǎn),提升電網(wǎng)電能質(zhì)量與氫氣的附加價值。
截止到目前,我國風電裝機3.65億KW、太陽能裝機超過4億KW,發(fā)電量占全社會用電量的13.4%,未來裝機占比會進一步提高。
當氫儲能與光照、風力等豐富的自然資源結(jié)合,綠氫的生產(chǎn)成本便會大幅下降,甚至更優(yōu)。
吳凱曾(交代身份)表示:“儲能作為基礎(chǔ)設(shè)施,最大的一個特點就是要用10年、20年以上,要在多種復雜環(huán)境和應(yīng)用條件下,能夠安全穩(wěn)定高質(zhì)量地運行。”
雖然起步晚,但從長達30年的生命周期之中,氫儲能的優(yōu)勢非常明顯。
我國計劃在未來的三年里將會陸續(xù)落地總規(guī)模超過200MW的氫儲能項目,包括六安兆瓦級氫能綜合利用站。
該站使用了質(zhì)子交換膜電解制氫、儲氫和氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。該項目制氫能力為220立方米/小時,配備了一個200千克的儲氫容器(20MPa)和六套200千瓦的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
但受到技術(shù)、政策等方面的制約,氫能在新型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用并不是一帆風順的。
首先是氫儲能系統(tǒng)效率低,“硬傷”限制了氫儲的發(fā)展之路。
目前,抽水蓄能、飛輪儲能、鋰電池、鈉硫電池以及各種電磁儲能的能量轉(zhuǎn)化效率均在70%以上。
而國內(nèi)“電 ? 氫”轉(zhuǎn)化過程的堿性電解水、PEM電解水和固體氧化物(SO)電解水制氫效率分別為63%~70%、56%~60%和74%~81%。在“氫 ? 電”轉(zhuǎn)化過程的燃料電池發(fā)電效率為50%~60%,其中有大部分能量轉(zhuǎn)化為熱能。
而狹義氫儲能的“電 ? 氫 ? 電”過程存在兩次能量轉(zhuǎn)換,整體效率僅有40%左右,與其他儲能的效率差距明顯。
技術(shù)滯緩也決定了成本的提高。
現(xiàn)階段,國內(nèi)的技術(shù)成熟度、示范規(guī)模、使用壽命和經(jīng)濟性都還在起步當中,關(guān)鍵核心材料也主要依賴進口,氫儲能系統(tǒng)成本約為13000元/kW,遠高于其他儲能方式。
政策標準的缺失,不確定的保障。
目前,針對電氫耦合的頂層規(guī)劃和激勵機制尚不完善,面向氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標準也不甚清晰,整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尚在迷霧之中。
但任何行業(yè)初期都面臨著發(fā)展的迷茫遲滯階段,近期關(guān)于氫能產(chǎn)業(yè)的政策頻出,地方關(guān)于氫能的長期發(fā)展規(guī)劃也不斷發(fā)布,氫能市場打開在即。
未來,隨著可再生能源比例提升,氫儲能預計將在發(fā)電側(cè)可再生能源的大規(guī)模、長周期儲能中發(fā)揮愈發(fā)關(guān)鍵的作用,尤其是在中國西北等風光資源豐富的地區(qū)。
而氫儲能與電化學儲能互補,也未嘗不是一條更適合于更長時間跨度、更長空間跨度的技術(shù)路徑。