長(chang)(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)能(neng)目前正處于發展初(chu)期,國(guo)內外尚(shang)未對長(chang)(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)能(neng)持續時(shi)(shi)間進行(xing)統一定義。通常認為(wei)(wei)持續放電時(shi)(shi)間不(bu)低于4小時(shi)(shi)、壽(shou)命不(bu)低于20年的儲(chu)能(neng)技術為(wei)(wei)長(chang)(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(LDES)。
2021年,全球(qiu)長時(shi)儲(chu)能委員會在(zai)其(qi)首份報(bao)告《凈零電(dian)(dian)力(li)——可再生電(dian)(dian)網(wang)長時(shi)儲(chu)能》中對長時(shi)儲(chu)能的概念進(jin)行了定義。在(zai)該報(bao)告中,長時(shi)儲(chu)能系統被(bei)定義為任何可以(yi)長期進(jin)行電(dian)(dian)能存儲(chu)的技(ji)術(shu),該技(ji)術(shu)同時(shi)能以(yi)較低成(cheng)本(ben)擴大(da)規模,并能維持數小時(shi)、數天甚至數周的電(dian)(dian)力(li)供應。
2021年美(mei)國(guo)桑迪(di)亞國(guo)家(jia)實驗室發布的(de)《長(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)簡報(bao)》認為(wei)(wei),長(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)是持續(xu)放電(dian)時(shi)(shi)間不(bu)低(di)于4小(xiao)時(shi)(shi)的(de)儲(chu)(chu)能(neng)技(ji)術。美(mei)國(guo)能(neng)源部2021年發布的(de)有關(guan)長(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)的(de)報(bao)告,則將長(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)定義為(wei)(wei)額定功(gong)率下持續(xu)放電(dian)時(shi)(shi)間不(bu)低(di)于10小(xiao)時(shi)(shi)的(de)儲(chu)(chu)能(neng)技(ji)術。
雖(sui)然長時(shi)儲能(neng)技術多處于商(shang)業化(hua)早期階段(duan),仍(reng)未大規(gui)(gui)模(mo)(mo)普(pu)及應用(yong),但近年在規(gui)(gui)模(mo)(mo)上(shang)有所突破,應用(yong)模(mo)(mo)式也逐漸增(zeng)多,技術各(ge)有千秋。
長時儲能技術分類
長時儲能技術可劃分為物理儲能(抽水蓄能、重力儲能、壓縮空氣儲能)和電化學儲能(氫儲能、液流電池、熔鹽儲能)。
物理(li)儲能(neng)具(ju)備壽(shou)命與成(cheng)本優勢(shi),電(dian)化學儲能(neng)具(ju)備電(dian)能(neng)轉換(huan)效率(lv)高和建(jian)設周期短(duan)的優勢(shi)。
資料(liao)來源:《新型電力(li)系統(tong)發展(zhan)藍皮書》,中(zhong)金公(gong)司(si)研究部(bu)
從技(ji)術(shu)性(xing)來看,統籌考量技(ji)術(shu)成(cheng)熟(shu)(shu)度(du)、能(neng)(neng)(neng)量效率(lv)、調節尺(chi)度(du)、響應時(shi)間(jian)和(he)建(jian)設(she)條件五個溫度(du),抽蓄是目前技(ji)術(shu)成(cheng)熟(shu)(shu)度(du)最高(gao)、能(neng)(neng)(neng)量效率(lv)最高(gao)、調節尺(chi)度(du)最長的(de)(de)長時(shi)儲(chu)能(neng)(neng)(neng),但容易(yi)受(shou)建(jian)設(she)條件的(de)(de)限制;光熱和(he)氫(qing)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)能(neng)(neng)(neng)量轉化效率(lv)較(jiao)低,為(wei)50%左右,并且氫(qing)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術(shu)還不成(cheng)熟(shu)(shu);液流電(dian)池(chi)和(he)壓(ya)縮(suo)空氣技(ji)術(shu)相(xiang)對成(cheng)熟(shu)(shu),基本具備(bei)大規(gui)模開發的(de)(de)條件。鋰電(dian)池(chi)混(hun)合(he)其他技(ji)術(shu)路線的(de)(de)項目應用(yong)陸(lu)續出現,多(duo)種新(xin)型儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術(shu)互(hu)補以適(shi)用(yong)多(duo)元場(chang)景訴求。長期(qi)看,隨著(zhu)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)應用(yong)場(chang)景更(geng)加多(duo)元和(he)多(duo)種新(xin)型儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術(shu)更(geng)加成(cheng)熟(shu)(shu),在(zai)經濟性(xing)與適(shi)用(yong)性(xing)的(de)(de)綜合(he)考量下,混(hun)合(he)式(shi)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)組合(he)應用(yong)將會(hui)成(cheng)為(wei)發展(zhan)方向。
長時儲能發展進程
新能(neng)源滲透率(lv)快(kuai)速提升(sheng),發電(dian)隨機性(xing)、波動性(xing)、季節不均(jun)衡(heng)性(xing)等問題帶動長時儲能(neng)需求。長時儲能(neng)有(you)助于解決(jue)新能(neng)源間歇性(xing)出力,提升(sheng)新能(neng)源消納能(neng)力。
據國家能源(yuan)局數(shu)據,截至2023年(nian)12月底,全(quan)(quan)(quan)(quan)國可再(zai)生能源(yuan)發(fa)電(dian)總(zong)(zong)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)達15.16億千(qian)瓦,占全(quan)(quan)(quan)(quan)國發(fa)電(dian)總(zong)(zong)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)的(de)51.9%,在(zai)全(quan)(quan)(quan)(quan)球可再(zai)生能源(yuan)發(fa)電(dian)總(zong)(zong)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)中的(de)比重接(jie)近40%;2023年(nian)全(quan)(quan)(quan)(quan)國可再(zai)生能源(yuan)新增裝(zhuang)(zhuang)機(ji)3.05億千(qian)瓦,占全(quan)(quan)(quan)(quan)國新增發(fa)電(dian)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)的(de)82.7%,占全(quan)(quan)(quan)(quan)球新增裝(zhuang)(zhuang)機(ji)的(de)一半(ban),超(chao)過世界其他國家的(de)總(zong)(zong)和;全(quan)(quan)(quan)(quan)國可再(zai)生能源(yuan)發(fa)電(dian)量近3萬(wan)億千(qian)瓦時,接(jie)近全(quan)(quan)(quan)(quan)社會用電(dian)量的(de)1/3。
新能(neng)源(yuan)滲透率的快速提(ti)升,疊加(jia)其出力(li)(li)(li)的不穩定性(xing),對儲(chu)能(neng)的需求進一(yi)步提(ti)升。長時儲(chu)能(neng)可以(yi)(yi)增加(jia)電力(li)(li)(li)系統的靈活性(xing),即在(zai)電力(li)(li)(li)供(gong)應(ying)過(guo)剩時儲(chu)存電能(neng),在(zai)需要(yao)時釋放(fang),以(yi)(yi)此來緩(huan)解供(gong)需矛盾,調節供(gong)需波(bo)動。根據研究,在(zai)新能(neng)源(yuan)裝機占比(bi)(bi)達到(dao)15-20%時,4小時以(yi)(yi)上的長時儲(chu)能(neng)需求將成為剛需,當(dang)風光發電占比(bi)(bi)達到(dao)50%-80%時,儲(chu)能(neng)時長需要(yao)達到(dao)10小時以(yi)(yi)上。
國(guo)內新能(neng)(neng)源發電比例持(chi)續提(ti)高(gao),長(chang)(chang)時儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)有望推動風光(guang)儲(chu)(chu)(chu)一體化(hua)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)系(xi)統成本不斷下降。技術的(de)不斷進步和部署經驗(yan)的(de)日益豐富將(jiang)進一步提(ti)高(gao)這些(xie)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)技術在長(chang)(chang)時儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)應用(yong)(yong)中的(de)可行性和性能(neng)(neng)。政策的(de)扶持(chi)和新的(de)市場機(ji)制對于推動這些(xie)新興技術的(de)早期部署和商業(ye)化(hua)應用(yong)(yong)至關重要。
多地配儲市場要求提升至4h
當前(qian),長(chang)時(shi)儲(chu)能(neng)(neng)政策(ce)持續加碼,支(zhi)持大容(rong)量、中(zhong)長(chang)尺度(du)儲(chu)能(neng)(neng)項(xiang)目建設(she),多(duo)地(di)配儲(chu)時(shi)長(chang)要求提升至4h。2023年1月,多(duo)部(bu)委聯合印發(fa)的《關(guan)于推動能(neng)(neng)源電(dian)子產業發(fa)展的指(zhi)導意見》強調要研究(jiu)突破超長(chang)壽命高(gao)安全性電(dian)池(chi)體系、大規模大容(rong)量高(gao)效(xiao)儲(chu)能(neng)(neng)等關(guan)鍵技術(shu),發(fa)展低成本、高(gao)能(neng)(neng)量密度(du)、安全環(huan)保的全釩、鉻(ge)鐵、鋅(xin)溴(xiu)液流電(dian)池(chi)。
新(xin)能源配儲(chu)(chu)時(shi)(shi)長(chang)國(guo)(guo)內外仍(reng)存較(jiao)(jiao)大(da)差距,國(guo)(guo)內各地區相繼(ji)出臺4小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)以上(shang)配儲(chu)(chu)政策。據機構數據顯(xian)示,美國(guo)(guo)2022年(nian)平均配儲(chu)(chu)時(shi)(shi)長(chang)為(wei)3小(xiao)(xiao)時(shi)(shi),其(qi)中(zhong)加利(li)福尼亞州(zhou)大(da)部分地區部署的電(dian)(dian)池儲(chu)(chu)能系統(tong)持續放電(dian)(dian)時(shi)(shi)長(chang)在4小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)以上(shang)。而2022年(nian)國(guo)(guo)內新(xin)能源項目(mu)平均配儲(chu)(chu)時(shi)(shi)長(chang)僅(jin)為(wei)2.1小(xiao)(xiao)時(shi)(shi),儲(chu)(chu)能建(jian)設(she)規模(mo)多以中(zhong)小(xiao)(xiao)規模(mo)為(wei)主(zhu),GWh級(ji)以上(shang)儲(chu)(chu)能項目(mu)相對較(jiao)(jiao)少。截至2023年(nian)底,國(guo)(guo)內已建(jian)成投運新(xin)型儲(chu)(chu)能項目(mu)平均儲(chu)(chu)能時(shi)(shi)長(chang)2.1小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)。隨(sui)著可再(zai)生(sheng)能源占比提(ti)升,電(dian)(dian)網調(diao)節壓力(li)增大(da),配儲(chu)(chu)由(you)最初(chu)的鼓(gu)勵引導(dao)到成為(wei)并網標配,再(zai)到目(mu)前部分省份不合格受罰,比例從10%-20%逐步(bu)上(shang)升至15%-30%,配儲(chu)(chu)時(shi)(shi)長(chang)從1-2小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)提(ti)升至4-5小(xiao)(xiao)時(shi)(shi),據統(tong)計河北(bei)、西(xi)藏、內蒙古、上(shang)海、新(xin)疆(jiang)等(deng)10個多省份明確(que)提(ti)出配置4小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)以上(shang)長(chang)時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能。
長(chang)時(shi)儲(chu)能是(shi)碳(tan)中和時(shi)代的(de)必然選擇(ze),未來可(ke)再生能源占比(bi)越大(da),建(jian)設長(chang)時(shi)儲(chu)能的(de)必要性(xing)和急迫性(xing)就越大(da)。
長時儲能技(ji)(ji)術天(tian)生就是帶著為電力系(xi)統(tong)轉型(xing)服務的目標(biao)而來,其(qi)市場前(qian)景(jing)和發展速度(du)也主(zhu)要(yao)受電力系(xi)統(tong)轉型(xing)發展路徑和節奏影(ying)響,建議企業盡早布局相關技(ji)(ji)術路線,做好(hao)一定的技(ji)(ji)術研發積累或(huo)獲得穩定的技(ji)(ji)術支持(chi),以便把(ba)握有(you)力的發展時機。
來源:融象集團