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“超級充電寶”蓄勢待發(fā)

人民日報(bào)發(fā)布時(shí)間:2023-02-08 10:54:20  作者:丁怡婷

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  裝機(jī)規(guī)模增長、技術(shù)裝備提升、應(yīng)用成本下降……近年來,包括抽水蓄能、新型儲能等技術(shù)在內(nèi)的儲能技術(shù)和裝備,為促進(jìn)新能源的開發(fā)消納、提高電力系統(tǒng)的靈活性,發(fā)揮了積極作用。


圖為湖南通道侗族自治縣的百兆瓦級塘沖儲能電站。李尚引攝(影像中國)

  未來,還需通過進(jìn)一步發(fā)力技術(shù)研發(fā)、健全市場機(jī)制、保障安全水平等,循序漸進(jìn),推進(jìn)儲能高效應(yīng)用和高質(zhì)量發(fā)展。

  山間峽谷,國網(wǎng)新源安徽桐城抽水蓄能電站加緊施工,超過21億千瓦時(shí)的設(shè)計(jì)年發(fā)電量,可滿足安徽安慶2個(gè)月的全社會用電量;


圖為四川雅江縣雅礱江兩河口混合式抽水蓄能項(xiàng)目。新華社記者薛 晨攝

  地下洞穴,百兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目在河北張家口并網(wǎng)發(fā)電,項(xiàng)目核心裝備自主化率100%,每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.2萬噸;

  張北草原,國家電投鐵鉻液流電池儲能電站試驗(yàn)正忙,它能將6個(gè)小時(shí)的光伏發(fā)電全部儲存下來,即便零下40攝氏度也能正常運(yùn)行,電池使用壽命可達(dá)20多年;

  …………

  盡管運(yùn)用了不同技術(shù)、不同裝備,這些“超級充電寶”都能改變電力系統(tǒng)即發(fā)即用的傳統(tǒng)運(yùn)營方式。新能源大發(fā)或者用電低谷時(shí)充電,新能源出力小或者用電高峰時(shí)放電,既能平滑不穩(wěn)定的新能源發(fā)電、助力其開發(fā)消納,也能配合常規(guī)火電、核電等電源提供調(diào)峰調(diào)頻等服務(wù),提高電力系統(tǒng)的靈活性。

  當(dāng)前,儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況如何?還面臨哪些挑戰(zhàn)?記者進(jìn)行了采訪。

  裝機(jī)規(guī)模增長,技術(shù)裝備提升

  一般來說,除抽水蓄能外,以輸出電力為主要形式的儲能被稱為新型儲能。“抽水蓄能響應(yīng)時(shí)間在分鐘級,具有技術(shù)成熟、效率高、容量大、壽命長等優(yōu)勢,但受到選址條件要求高、建設(shè)周期長等因素制約。”中國能源研究會儲能專委會主任委員陳海生說。而新型儲能選址靈活、建設(shè)周期短、響應(yīng)速度快,但目前受到成本、成熟度、安全性等因素制約。

  不同儲能技術(shù)路線利弊兼有,卻不影響其“百花齊放”。隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出,儲能產(chǎn)業(yè)駛?cè)氚l(fā)展快車道,成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示,截至2022年底,我國已投運(yùn)的電力儲能項(xiàng)目中抽水蓄能占比達(dá)77.6%,新型儲能占比21.4%。在新型儲能中,鋰離子電池裝機(jī)比重最大,達(dá)93.9%。

  裝機(jī)規(guī)模顯著增長。中國電力企業(yè)聯(lián)合會提供的數(shù)據(jù)顯示,截至2022年底,我國抽水蓄能總裝機(jī)規(guī)模達(dá)4579萬千瓦,是2012年底的2.2倍以上,規(guī)模位居世界首位。2022年我國投產(chǎn)28臺抽水蓄能機(jī)組,合計(jì)880萬千瓦。初步預(yù)計(jì),到2023年底,抽水蓄能總裝機(jī)規(guī)模將超過5000萬千瓦。

  技術(shù)裝備不斷提升。水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院院長李昇介紹,我國抽水蓄能在壩工、庫盆防滲、高水頭壓力管道、復(fù)雜地下洞室群等方面達(dá)到了世界先進(jìn)或領(lǐng)先水平,機(jī)組朝著大容量、高水頭、高轉(zhuǎn)速、可變速方向發(fā)展。國家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,目前儲能用鋰離子電池能量密度較10年前提高了一倍以上,全釩液流電池的隔膜、電解液等關(guān)鍵材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展迅速,飛輪儲能突破了大容量飛輪及高速電機(jī)關(guān)鍵技術(shù),具有成本低、原材料豐富特點(diǎn)的鈉離子電池也嶄露頭角。

  應(yīng)用成本穩(wěn)步下降。隨著儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,其應(yīng)用成本穩(wěn)步下降。陳海生介紹,過去10年新型儲能成本平均每年下降10%至15%。其中,鋰離子電池、壓縮空氣儲能成本快速下降,逐步向抽水蓄能接近,“目前先進(jìn)的壓縮空氣儲能項(xiàng)目每千瓦裝機(jī)成本為5000至6000元,折算成度電成本為每千瓦時(shí)0.25元至0.3元,未來5年有望再降20%至30%。”根據(jù)水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院發(fā)布的報(bào)告,2021年核準(zhǔn)抽水蓄能電站平均單位千瓦靜態(tài)總投資為5367元。

  應(yīng)用場景多樣,滿足不同需求

  白天屋頂光伏發(fā)電,晚上儲能電池吸收低谷電,在用電高峰時(shí)“反哺”給廠區(qū)——在江蘇海基新能源公司,這套光儲一體化系統(tǒng)每年能為廠區(qū)省下不少成本。“無錫的工業(yè)低谷電價(jià)每千瓦時(shí)只有0.28元左右,而高峰電價(jià)每千瓦時(shí)為1.15元左右,儲能利用這樣的峰谷價(jià)差,每年能為?;履茉垂?jié)省五六十萬元電費(fèi)。”國網(wǎng)無錫供電公司工作人員李向超算了筆賬。

  這只是儲能多種應(yīng)用場景之一。通過與電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷等各環(huán)節(jié)融合發(fā)展,儲能有助于提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。

  陳海生介紹,在電源側(cè),儲能可以提升新能源并網(wǎng)友好性和容量支撐能力,助力高比例可再生能源基地外送,促進(jìn)沙漠戈壁荒漠大型風(fēng)電光伏基地、大規(guī)模海上風(fēng)電開發(fā)消納,提升常規(guī)電源調(diào)節(jié)能力;

  在電網(wǎng)側(cè),儲能可以提供調(diào)峰、調(diào)頻等多種服務(wù),提升系統(tǒng)抵御突發(fā)事件和故障后恢復(fù)能力,提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平,同時(shí)還能增強(qiáng)電網(wǎng)薄弱區(qū)域供電保障能力,延緩和替代輸變電設(shè)施投資,提升系統(tǒng)應(yīng)急保障能力;

  在用戶側(cè),儲能可以用于分布式供能系統(tǒng),提高用能質(zhì)量、降低用能成本,同時(shí)通過用戶側(cè)儲能以及充換電設(shè)施、智慧用電設(shè)施等,提升用戶靈活調(diào)節(jié)能力。

  中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2022年,新增投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目中,依舊是電網(wǎng)側(cè)新增裝機(jī)規(guī)模最大,占比約47%;此外,電源側(cè)占比45%、用戶側(cè)占比8%。目前來看,我國華北、西北區(qū)域以新能源配儲能為主,華東區(qū)域新能源配儲能、電網(wǎng)側(cè)儲能與用戶側(cè)儲能應(yīng)用分布較為均衡,南方區(qū)域以火電廠配儲能為主。

  不同的儲能技術(shù)因其性能特點(diǎn)不同,適用不同的應(yīng)用場景。國網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所副所長黃碧斌分析,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(qiáng)、單站規(guī)模大,適宜電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模、系統(tǒng)級應(yīng)用;新型儲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)用場景,可以作為抽水蓄能的增量補(bǔ)充。

  加快完善機(jī)制,保障安全水平

  加快推動儲能規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化和市場化發(fā)展,成為能源行業(yè)的共識。

  根據(jù)《抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2021》,“十四五”期間抽水蓄能電站的建設(shè)數(shù)量將超過200個(gè),已建和在建規(guī)模將躍升至億千瓦級,預(yù)計(jì)到2025年我國抽水蓄能電站裝機(jī)容量將達(dá)到6200萬千瓦,這相當(dāng)于近3個(gè)三峽電站的總裝機(jī)容量。新型儲能方面,國家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,預(yù)計(jì)到2025年末裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到3000萬千瓦以上,年均增長50%以上,有效支撐清潔低碳、安全高效的能源體系建設(shè)。

  盡管市場前景廣闊,但儲能的發(fā)展規(guī)模和質(zhì)量還有很大挖潛空間——

  技術(shù)研發(fā)還需發(fā)力。盡管我國在鋰離子電池、壓縮空氣儲能等技術(shù)方面已達(dá)到世界領(lǐng)先水平,但鈉離子電池儲能、飛輪儲能等其他新型儲能技術(shù),尚處于應(yīng)用示范階段或大規(guī)模應(yīng)用起步階段。陳海生認(rèn)為,儲能技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提高,要在高安全、低成本、高可靠、長壽命等方面取得進(jìn)步,并且做到核心技術(shù)裝備自主可控。

  市場機(jī)制有待健全。“新能源+儲能”是新型儲能重要應(yīng)用場景。一名新能源電站負(fù)責(zé)人告訴記者,如果電站按照20%比例、2小時(shí)時(shí)長配備儲能,總體投資增加約20%,內(nèi)部收益率降低約4個(gè)百分點(diǎn),目前來看仍然面臨較大的投資壓力,希望能夠穩(wěn)步推進(jìn)新型儲能成本合理疏導(dǎo),鼓勵儲能的多元價(jià)值釋放。

  “還需要進(jìn)一步完善市場機(jī)制,加快完善儲能電站參與電力市場相關(guān)配套政策及實(shí)施細(xì)則,保障新型儲能更好地融入電力市場;通過價(jià)格信號激勵各類經(jīng)營主體自發(fā)配置儲能資源,引導(dǎo)社會資本參與新型儲能建設(shè);盡快完善新型儲能商業(yè)模式,促進(jìn)新型儲能、靈活性煤電、抽水蓄能等各類靈活性資源合理競爭。”中國電力企業(yè)聯(lián)合會相關(guān)負(fù)責(zé)人建議。

  安全水平要有保障。現(xiàn)有技術(shù)水平下,安全問題是新型儲能規(guī)模化健康穩(wěn)定發(fā)展不容忽視的因素。“儲能模塊、電池柜等方面的安全風(fēng)險(xiǎn)評估流程有待規(guī)范,要進(jìn)一步明確、細(xì)化政府和儲能生產(chǎn)者、集成商、項(xiàng)目業(yè)主等產(chǎn)業(yè)鏈條中各主體的安全責(zé)任,加強(qiáng)全過程安全管理。”黃碧斌建議,還要加強(qiáng)儲能產(chǎn)品檢測認(rèn)證能力建設(shè),健全電化學(xué)儲能安全標(biāo)準(zhǔn)體系,加快制修訂儲能質(zhì)量和安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

  此外,還有專家表示,接下來加快推動儲能發(fā)展,要注意科學(xué)安排發(fā)展規(guī)模、建設(shè)布局和建設(shè)時(shí)序,避免“一刀切”按比例配置儲能。針對部分新能源配儲能調(diào)用頻次、利用率低的情況,要加強(qiáng)新型儲能調(diào)度運(yùn)用,提高已建成新型儲能設(shè)施的利用率。

  國家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,“十四五”期間,將持續(xù)堅(jiān)持創(chuàng)新引領(lǐng)、多元發(fā)展,強(qiáng)調(diào)市場主導(dǎo)、安全高效,鼓勵創(chuàng)新示范、先行先試,積極推動新型儲能技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí),結(jié)合新型電力系統(tǒng)的實(shí)際需求,以提高終端用戶用電可靠性、提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性為導(dǎo)向,因地制宜,循序漸進(jìn),推進(jìn)儲能高效應(yīng)用和高質(zhì)量發(fā)展。(記者丁怡婷)

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