新型儲能,大型“充電寶”怎麽建?(經濟新方位)
製圖:汪哲平
用電低穀時,利用電能將空氣壓縮到鹽穴中;用電高峰時,再釋放空氣,推動空氣透平發電。在江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chu) 能項目,地下千米的鹽穴化身大型“充電寶”,一個(ge) 儲(chu) 能周期可存儲(chu) 電量30萬(wan) 度,相當於(yu) 6萬(wan) 居民一天的用電量。
這種壓縮空氣儲(chu) 能是新型儲(chu) 能“家族”中的一員。日前,國家發展改革委、國家能源局印發的《“十四五”新型儲(chu) 能發展實施方案》(以下簡稱《實施方案》)提出,到2025年,新型儲(chu) 能由商業(ye) 化初期步入規模化發展階段,具備大規模商業(ye) 化應用條件。
新型儲(chu) 能究竟是什麽(me) ?“十四五”時期要如何發展?記者進行了采訪。
既能平滑不穩定的風電光伏,也能配合常規火電等參與(yu) 電力係統調峰調頻
通常來說,新型儲(chu) 能是指除抽水蓄能以外的新型儲(chu) 能技術,包括新型鋰離子電池、液流電池、飛輪、壓縮空氣、氫(氨)儲(chu) 能、熱(冷)儲(chu) 能等。
為(wei) 什麽(me) 要高質量、規模化發展新型儲(chu) 能?這是當前新能源開發規模快速增加、負荷峰穀差持續拉大背景下,提升電力係統調節能力、保障電力係統安全運行的必然需求。
要知道,風電、光伏都是“看天吃飯”,其發電具有波動性、間歇性,“極熱無風”“極寒無光”。隨著未來大規模、高比例應用,再加上煤電麵臨(lin) 轉型、新增裝機規模趨緩,如果遇到無風無光、陰冷冰凍的極端天氣,風電光伏發電出力大減,電力供應由誰來保障?
儲(chu) 能的作用可以通俗理解為(wei) “充電寶”,風電、光伏大發時或者用電低穀時充電,風光出力小或者用電高峰時放電。既能平滑不穩定的光伏發電和風電,提高可再生能源占比,也能配合常規火電、核電等電源,為(wei) 電力係統運行提供調峰調頻等輔助服務,提高電力係統的靈活性。
3月20日,位於(yu) 浙江紹興(xing) 的35千伏紅星變電站內(nei) ,最後4台集裝箱式電池組被吊裝至預定位置。至此,浙江首個(ge) 35千伏電網側(ce) 直掛式儲(chu) 能電站進入並網投運倒計時。“儲(chu) 能電站的最大功率為(wei) 6兆瓦,可支持約3000台家用2匹空調同時工作2小時。”國網紹興(xing) 市上虞區供電公司副總工程師陳嶽峰介紹,根據測算,儲(chu) 能電站建成後,上虞220千伏道墟變電站的峰穀差率將從(cong) 現在的43.5%降至35.4%,有助於(yu) 削峰填穀、平滑負荷曲線。
建設周期短,選址簡單靈活,調節能力強
“新型儲(chu) 能建設周期短、選址簡單靈活、調節能力強,與(yu) 新能源開發消納的匹配性較好,優(you) 勢逐漸凸顯,加快推進先進儲(chu) 能技術規模化應用勢在必行。”國家能源局有關(guan) 負責人介紹。
看建設周期,抽水蓄能電站建設周期通常為(wei) 6至8年,新型儲(chu) 能中的電化學儲(chu) 能項目建設周期為(wei) 3至6個(ge) 月,新型壓縮空氣儲(chu) 能項目建設周期一般為(wei) 1.5至2年。
看選址和應用場景,“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、單站規模大,適宜電網側(ce) 大規模、係統級應用;新型儲(chu) 能單站體(ti) 量可大可小,環境適應性強,能夠靈活部署於(yu) 電源、電網和用戶側(ce) 等各類應用場景,可以作為(wei) 抽水蓄能的增量補充。”國網能源研究院新能源與(yu) 統計研究所副所長黃碧斌介紹。
再看調節能力,新型電化學儲(chu) 能的反應速度快,可以做到毫秒至秒級的響應。
國家能源局有關(guan) 負責人介紹,“十三五”以來,我國新型儲(chu) 能實現由研發示範向商業(ye) 化初期過渡,實現了實質性進步。鋰離子電池、壓縮空氣儲(chu) 能等技術已達到世界領先水平,2021年底新型儲(chu) 能累計裝機超過400萬(wan) 千瓦。
以電化學儲(chu) 能技術為(wei) 例,近年來,電池安全性、循環壽命和能量密度等關(guan) 鍵技術指標得到大幅提升,應用成本快速下降。“近5年,鋰電池能量密度提高了1倍以上、循環壽命提高了2至3倍、應用成本下降超過60%。”黃碧斌舉(ju) 例。
未來,新型儲(chu) 能的發展空間廣闊。中科院電工研究所儲(chu) 能技術研究組組長陳永翀說,盡管我國的儲(chu) 能裝機規模世界第一,但儲(chu) 能與(yu) 風電光伏新能源裝機規模的比例(簡稱“儲(chu) 新比”)不到7%;相對而言,其他國家和地區的平均儲(chu) 新比已達15.8%。隨著新能源發電規模的快速增加,我國儲(chu) 新比還有很大的增長空間。
鼓勵不同技術路線,“高安全、低成本、可持續”是共同目標
《實施方案》提出“市場主導、有序發展”的基本原則,明確新型儲(chu) 能獨立市場地位,並提出充分發揮市場在資源配置中的決(jue) 定性作用。“過去,新型儲(chu) 能更多是作為(wei) 火電廠的輔助參與(yu) 調頻,明確獨立市場地位後,未來結合電價(jia) 政策的出台,新型儲(chu) 能可以獨立參與(yu) 並網調度、交易結算等,有利於(yu) 加快新型儲(chu) 能的市場化步伐。”陳永翀說。
新型儲(chu) 能優(you) 勢頗多、迎來發展機遇,但在業(ye) 內(nei) 看來,未來規模化、產(chan) 業(ye) 化、市場化發展,至少有安全和成本“兩(liang) 道坎”要跨過。
安全是新型儲(chu) 能發展的底線。“目前鋰電儲(chu) 能係統還沒有達到本質安全的目標,管控不當的話有燃燒爆炸風險。”陳永翀認為(wei) ,未來需要發展本質安全技術,即在電池熱失控之前就要做到內(nei) 部安全可控,不能依賴熱失控後的外部消防措施。黃碧斌認為(wei) ,新型儲(chu) 能模塊、電池櫃等方麵的安全標準、安全風險評估流程尚需完善和規範。
對此,《實施方案》提出,加強新型儲(chu) 能安全風險防範,明確新型儲(chu) 能產(chan) 業(ye) 鏈各環節安全責任主體(ti) ,建立健全新型儲(chu) 能技術標準、管理、監測、評估體(ti) 係,保障新型儲(chu) 能項目建設運行的全過程安全。
成本方麵,以目前占據主流的電化學儲(chu) 能為(wei) 例,黃碧斌介紹,按照現在普遍的成本計算,即使日均兩(liang) 充兩(liang) 放,全壽命周期單次充放度電成本超過0.5元/千瓦時。不僅(jin) 如此,加大安全投入也會(hui) 增加儲(chu) 能項目成本。他建議,麵向電力係統應用場景需求,加快推動長壽命、低成本、高安全、高效率的先進電化學儲(chu) 能材料,以及大容量、長時間的新型儲(chu) 能技術研發。
同時,還要加快建立新型儲(chu) 能價(jia) 格等成本疏導機製。“當前有關(guan) 部門已出台加快推動新型儲(chu) 能發展的指導意見、‘十四五’實施方案等,鼓勵儲(chu) 能項目通過電力市場疏導成本、獲取收益。但目前參與(yu) 市場的準入條件、交易機製等細則尚未明確,各側(ce) 儲(chu) 能缺乏成熟的商業(ye) 模式,企業(ye) 安裝儲(chu) 能的積極性並不高。”黃碧斌建議,進一步細化電網側(ce) 獨立儲(chu) 能參與(yu) 市場機製,完善電網側(ce) 替代性儲(chu) 能價(jia) 格疏導機製,完善峰穀電價(jia) 、尖峰電價(jia) 政策,優(you) 化峰穀電價(jia) 價(jia) 差,為(wei) 用戶側(ce) 儲(chu) 能發展創造空間。
除了安全和成本問題,陳永翀認為(wei) ,當前新型儲(chu) 能發展還麵臨(lin) 一些問題,例如一些地方要求新能源強製配套儲(chu) 能,但新能源配儲(chu) 比例不科學;新型儲(chu) 能調用少、利用率低,需要進一步明確新型儲(chu) 能係統的並網接入和調度標準等。
新型儲(chu) 能的技術路線呈現多元化,國家能源局有關(guan) 負責人介紹,《實施方案》對新型儲(chu) 能技術創新加強戰略性布局和係統性謀劃,提出研發儲(chu) 備技術方向,鼓勵不同技術路線“百花齊放”,同時兼顧創新資源的優(you) 化配置,“此外,還要堅持示範先行的原則,積極開展技術創新、健全市場體(ti) 係和政策機製方麵的試點示範,通過示範應用帶動技術進步和產(chan) 業(ye) 升級。”
“目前建設的新型儲(chu) 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(chu) 熱蓄冷等占比較小。鋰電儲(chu) 能綜合性能較好,但仍需進一步解決(jue) 安全問題和資源回收問題;液流電池安全,也方便回收再生,但係統成本較高。”陳永翀認為(wei) ,儲(chu) 能應用場景很豐(feng) 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(chu) 能技術各有特點,未來多種儲(chu) 能路線將並行發展。
“盡管如此,‘高安全、低成本、可持續’是所有儲(chu) 能技術發展的共同目標。要加快建立以企業(ye) 為(wei) 主體(ti) 、市場為(wei) 導向、產(chan) 學研用相結合的綠色儲(chu) 能技術創新體(ti) 係。”陳永翀說。
《 人民日報 》( 2022年03月28日 02 版)
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