用電低谷時(shí)，利用電能將空氣壓縮到鹽穴中；用電高峰時(shí)，再釋放空氣，推動(dòng)空氣透平發(fā)電。在江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，地下千米的鹽穴化身大型“充電寶”，一個(gè)儲(chǔ)能周期可存儲(chǔ)電量30萬度，相當(dāng)于6萬居民一天的用電量。
這種壓縮空氣儲(chǔ)能是新型儲(chǔ)能“家族”中的一員。日前，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》(以下簡(jiǎn)稱《實(shí)施方案》)提出，到2025年，新型儲(chǔ)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(chǔ)能究竟是什么？“十四五”時(shí)期要如何發(fā)展？記者進(jìn)行了采訪。
既能平滑不穩(wěn)定的風(fēng)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(chǔ)能是指除抽水蓄能以外的新型儲(chǔ)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(chǔ)能、熱(冷)儲(chǔ)能等。
為什么要高質(zhì)量、規(guī)模化發(fā)展新型儲(chǔ)能？這是當(dāng)前新能源開發(fā)規(guī)模快速增加、負(fù)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(yùn)行的必然需求。
要知道，風(fēng)電、光伏都是“看天吃飯”，其發(fā)電具有波動(dòng)性、間歇性，“極熱無風(fēng)”“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(jī)規(guī)模趨緩，如果遇到無風(fēng)無光、陰冷冰凍的極端天氣，風(fēng)電光伏發(fā)電出力大減，電力供應(yīng)由誰來保障？
儲(chǔ)能的作用可以通俗理解為“充電寶”， 風(fēng)電、光伏大發(fā)時(shí)或者用電低谷時(shí)充電，風(fēng)光出力小或者用電高峰時(shí)放電。既能平滑不穩(wěn)定的光伏發(fā)電和風(fēng)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(yùn)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(tái)集裝箱式電池組被吊裝至預(yù)定位置。至此，浙江首個(gè)35千伏電網(wǎng)側(cè)直掛式儲(chǔ)能電站進(jìn)入并網(wǎng)投運(yùn)倒計(jì)時(shí)。“儲(chǔ)能電站的最大功率為6兆瓦，可支持約3000臺(tái)家用2匹空調(diào)同時(shí)工作2小時(shí)。”國(guó)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(cè)算，儲(chǔ)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(fù)荷曲線。
建設(shè)周期短，選址簡(jiǎn)單靈活，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)
“新型儲(chǔ)能建設(shè)周期短、選址簡(jiǎn)單靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，與新能源開發(fā)消納的匹配性較好，優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，加快推進(jìn)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用勢(shì)在必行。”國(guó)家能源局有關(guān)負(fù)責(zé)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(chǔ)能中的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)周期為3至6個(gè)月，新型壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)周期一般為1.5至2年。
看選址和應(yīng)用場(chǎng)景，“抽水蓄能電站選址往往需要找地勢(shì)落差較大的地方，但容量效益強(qiáng)、單站規(guī)模大，適宜電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模、系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用；新型儲(chǔ)能單站體量可大可小，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能夠靈活部署于電源、電網(wǎng)和用戶側(cè)等各類應(yīng)用場(chǎng)景，可以作為抽水蓄能的增量補(bǔ)充。”國(guó)網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所副所長(zhǎng)黃碧斌介紹。
再看調(diào)節(jié)能力，新型電化學(xué)儲(chǔ)能的反應(yīng)速度快，可以做到毫秒至秒級(jí)的響應(yīng)。
國(guó)家能源局有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，“十三五”以來，我國(guó)新型儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡，實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。鋰離子電池、壓縮空氣儲(chǔ)能等技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，2021年底新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)超過400萬千瓦。
以電化學(xué)儲(chǔ)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(biāo)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(chǔ)能的發(fā)展空間廣闊。中科院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組組長(zhǎng)陳永翀說，盡管我國(guó)的儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模世界第一，但儲(chǔ)能與風(fēng)電光伏新能源裝機(jī)規(guī)模的比例(簡(jiǎn)稱“儲(chǔ)新比”)不到7%；相對(duì)而言，其他國(guó)家和地區(qū)的平均儲(chǔ)新比已達(dá)15.8%。隨著新能源發(fā)電規(guī)模的快速增加，我國(guó)儲(chǔ)新比還有很大的增長(zhǎng)空間。
鼓勵(lì)不同技術(shù)路線，“高安全、低成本、可持續(xù)”是共同目標(biāo)
《實(shí)施方案》提出“市場(chǎng)主導(dǎo)、有序發(fā)展”的基本原則，明確新型儲(chǔ)能獨(dú)立市場(chǎng)地位，并提出充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用。“過去，新型儲(chǔ)能更多是作為火電廠的輔助參與調(diào)頻，明確獨(dú)立市場(chǎng)地位后，未來結(jié)合電價(jià)政策的出臺(tái)，新型儲(chǔ)能可以獨(dú)立參與并網(wǎng)調(diào)度、交易結(jié)算等，有利于加快新型儲(chǔ)能的市場(chǎng)化步伐。”陳永翀說。
新型儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)頗多、迎來發(fā)展機(jī)遇，但在業(yè)內(nèi)看來，未來規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化發(fā)展，至少有安全和成本“兩道坎”要跨過。
安全是新型儲(chǔ)能發(fā)展的底線。“目前鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)還沒有達(dá)到本質(zhì)安全的目標(biāo)，管控不當(dāng)?shù)脑捰腥紵L(fēng)險(xiǎn)。”陳永翀認(rèn)為，未來需要發(fā)展本質(zhì)安全技術(shù)，即在電池?zé)崾Э刂熬鸵龅絻?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(rèn)為，新型儲(chǔ)能模塊、電池柜等方面的安全標(biāo)準(zhǔn)、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程尚需完善和規(guī)范。
對(duì)此，《實(shí)施方案》提出，加強(qiáng)新型儲(chǔ)能安全風(fēng)險(xiǎn)防范，明確新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)安全責(zé)任主體，建立健全新型儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理、監(jiān)測(cè)、評(píng)估體系，保障新型儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)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(chǔ)能為例，黃碧斌介紹，按照現(xiàn)在普遍的成本計(jì)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(shí)。不僅如此，加大安全投入也會(huì)增加儲(chǔ)能項(xiàng)目成本。他建議，面向電力系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景需求，加快推動(dòng)長(zhǎng)壽命、低成本、高安全、高效率的先進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能材料，以及大容量、長(zhǎng)時(shí)間的新型儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)。
同時(shí)，還要加快建立新型儲(chǔ)能價(jià)格等成本疏導(dǎo)機(jī)制。“當(dāng)前有關(guān)部門已出臺(tái)加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見、‘十四五’實(shí)施方案等，鼓勵(lì)儲(chǔ)能項(xiàng)目通過電力市場(chǎng)疏導(dǎo)成本、獲取收益。但目前參與市場(chǎng)的準(zhǔn)入條件、交易機(jī)制等細(xì)則尚未明確，各側(cè)儲(chǔ)能缺乏成熟的商業(yè)模式，企業(yè)安裝儲(chǔ)能的積極性并不高。”黃碧斌建議，進(jìn)一步細(xì)化電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能參與市場(chǎng)機(jī)制，完善電網(wǎng)側(cè)替代性儲(chǔ)能價(jià)格疏導(dǎo)機(jī)制，完善峰谷電價(jià)、尖峰電價(jià)政策，優(yōu)化峰谷電價(jià)價(jià)差，為用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展創(chuàng)造空間。
除了安全和成本問題，陳永翀認(rèn)為，當(dāng)前新型儲(chǔ)能發(fā)展還面臨一些問題，例如一些地方要求新能源強(qiáng)制配套儲(chǔ)能，但新能源配儲(chǔ)比例不科學(xué)；新型儲(chǔ)能調(diào)用少、利用率低，需要進(jìn)一步明確新型儲(chǔ)能系統(tǒng)的并網(wǎng)接入和調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)等。
新型儲(chǔ)能的技術(shù)路線呈現(xiàn)多元化，國(guó)家能源局有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，《實(shí)施方案》對(duì)新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新加強(qiáng)戰(zhàn)略性布局和系統(tǒng)性謀劃，提出研發(fā)儲(chǔ)備技術(shù)方向，鼓勵(lì)不同技術(shù)路線“百花齊放”，同時(shí)兼顧創(chuàng)新資源的優(yōu)化配置，“此外，還要堅(jiān)持示范先行的原則，積極開展技術(shù)創(chuàng)新、健全市場(chǎng)體系和政策機(jī)制方面的試點(diǎn)示范，通過示范應(yīng)用帶動(dòng)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。”
“目前建設(shè)的新型儲(chǔ)能項(xiàng)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(chǔ)熱蓄冷等占比較小。鋰電儲(chǔ)能綜合性能較好，但仍需進(jìn)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(rèn)為，儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景很豐富，每種場(chǎng)景的性能要求各不相同，有的對(duì)功率要求高、有的對(duì)容量需求大，儲(chǔ)能技術(shù)各有特點(diǎn)，未來多種儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的共同目標(biāo)。要加快建立以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的綠色儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新體系。”陳永翀說。
