如今，新型儲(chǔ)能作為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要抓手，正在各行各業(yè)大規(guī)模推廣和應(yīng)用。
數(shù)據(jù)顯示，到2030年，國(guó)內(nèi)新型儲(chǔ)能總投資規(guī)模將近9000億元，市場(chǎng)空間巨大。挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，諸多行業(yè)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)。如何加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展?這成為擺在眾多專家學(xué)者和業(yè)內(nèi)人士面前的一大課題。
優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用廣泛
國(guó)家能源局將新型儲(chǔ)能定義為“除抽水蓄能外以輸出電力為主要形式，并對(duì)外提供服務(wù)的儲(chǔ)能項(xiàng)目”。新型儲(chǔ)能所包括的技術(shù)類型眾多，按照能量存儲(chǔ)方式的不同主要分為物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能兩大類。物理儲(chǔ)能主要包括壓縮空氣、飛輪儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能等;化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鋰離子電池、礬液流電池、鐵鉻液流電池、鈉離子電池以及氫(氨)儲(chǔ)能等。
近年來，新能源的快速發(fā)展以及用電負(fù)荷的波動(dòng)，讓儲(chǔ)能成為新能源消納與保供、保穩(wěn)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所副研究員王會(huì)長(zhǎng)期從事相變儲(chǔ)能材料方向相關(guān)研究及應(yīng)用，她在接受《小康》雜志、中國(guó)小康網(wǎng)采訪時(shí)表示，“傳統(tǒng)抽水蓄能技術(shù)成熟，容量大，成本低，但受自然條件約束較大，建設(shè)周期長(zhǎng)。相對(duì)于傳統(tǒng)抽水蓄能而言，新型儲(chǔ)能比如鋰離子電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、熔鹽/相變儲(chǔ)熱等，具有配置靈活、建設(shè)周期短、應(yīng)用場(chǎng)景多元化等特點(diǎn)，可以和傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)形成良好的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，與新能源開發(fā)消納匹配性較高，是構(gòu)建以新能源為主體新型電力系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)。”
而在零碳未來(重慶)能源發(fā)展有限公司董事長(zhǎng)、重慶市經(jīng)濟(jì)管理學(xué)會(huì)“雙碳”專家委員會(huì)委員劉琪看來，新型儲(chǔ)能不僅可促進(jìn)新能源大規(guī)模、高質(zhì)量發(fā)展，且以多種儲(chǔ)能形式(電化學(xué)儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能、冷熱儲(chǔ)能)應(yīng)用服務(wù)于多種場(chǎng)景。“另外，新型儲(chǔ)能作為能源革命核心技術(shù)和戰(zhàn)略必爭(zhēng)高地，會(huì)形成一個(gè)技術(shù)含量高、增長(zhǎng)潛力大的全新產(chǎn)業(yè)，成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。”他告訴《小康》雜志、中國(guó)小康網(wǎng)。
近年來，國(guó)家加大了新型儲(chǔ)能規(guī)?；瘧?yīng)用的力度，重點(diǎn)推動(dòng)多時(shí)間尺度儲(chǔ)能規(guī)?；瘧?yīng)用、多類型儲(chǔ)能協(xié)同運(yùn)行，在緩解新能源發(fā)電特性與負(fù)荷特性不匹配導(dǎo)致的短時(shí)、長(zhǎng)時(shí)平衡調(diào)節(jié)能力和提升電力系統(tǒng)的調(diào)整能力等方面做了大量的工作，主要解決了新能源發(fā)電與常規(guī)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡等問題。據(jù)悉，新型儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景分為三大部分，一是電源側(cè)，主要應(yīng)用于風(fēng)力、光伏等綠色電站以及火電、核電的儲(chǔ)能。二是電網(wǎng)側(cè)，主要應(yīng)用于調(diào)峰、調(diào)頻、頂峰、備用的儲(chǔ)能。三是負(fù)荷側(cè)，主要應(yīng)用于分布式光伏、風(fēng)電以及工商業(yè)用戶的電力儲(chǔ)能和應(yīng)急備用電源等。“當(dāng)前，隨著全國(guó)各省市分時(shí)電價(jià)政策的落實(shí)和峰谷電價(jià)差拉大等因素的影響，用戶側(cè)儲(chǔ)能需求明顯增多，主要表現(xiàn)在儲(chǔ)冷、儲(chǔ)熱等方面。”劉琪介紹，工商業(yè)用戶利用夜間谷電時(shí)段低電價(jià)制冷、制熱，以相變材料為介質(zhì)儲(chǔ)存冷熱量，峰電時(shí)釋放，可有效降低能源使用成本和實(shí)現(xiàn)電力的錯(cuò)峰運(yùn)行，緩解電力系統(tǒng)頂峰用電。同時(shí)，儲(chǔ)冷、儲(chǔ)熱逐漸在風(fēng)力、光伏中發(fā)揮重要的儲(chǔ)能作用。基于電力部門鼓勵(lì)用戶自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的經(jīng)營(yíng)策略，風(fēng)、光電力可直接轉(zhuǎn)換為冷、熱并以相變材料為介質(zhì)進(jìn)行儲(chǔ)存，提高了能源利用效率和新能源消納的能力。
我國(guó)在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的建設(shè)和發(fā)展可以追溯到2009年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將新能源汽車和新型儲(chǔ)能技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。隨后，相繼出臺(tái)了一系列政策和計(jì)劃，以促進(jìn)新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。2010年，啟動(dòng)了國(guó)家科技重大專項(xiàng)“先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新”，加大對(duì)新型儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)和支持力度。2013年，發(fā)布了《儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展路線圖》，明確了儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)和路徑。“十三五”以來，我國(guó)新型儲(chǔ)能行業(yè)整體處于由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡階段，在技術(shù)裝備研發(fā)、示范項(xiàng)目建設(shè)、商業(yè)模式探索、政策體系構(gòu)建等方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大。
新型儲(chǔ)能在推動(dòng)能源領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和過程中發(fā)揮著顯著作用。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局印發(fā)的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中強(qiáng)調(diào)，要明確新型儲(chǔ)能市場(chǎng)主體地位、健全新型儲(chǔ)能價(jià)格機(jī)制、健全"新能源+儲(chǔ)能"項(xiàng)目激勵(lì)機(jī)制。“由此可見，新型儲(chǔ)能已經(jīng)確立了時(shí)間表、路線圖和任務(wù)目標(biāo)。”劉琪表示。
他還介紹道，新型儲(chǔ)能中，鋰離子電池占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，比重達(dá)97%，此外，壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池、鈉離子電池、飛輪、熱(冷)儲(chǔ)能等技術(shù)路線應(yīng)用模式逐漸增多。“另?yè)?jù)《中國(guó)戶儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據(jù)顯示，2022年新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景分別為：集中式新能源配儲(chǔ)37.9%，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能23.9%，共享儲(chǔ)能18.8%，電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰/調(diào)頻10.8%,用戶側(cè)儲(chǔ)能3.5%，其他儲(chǔ)能3.1%，分布式微電網(wǎng)儲(chǔ)能1.7%，蓄熱蓄冷新增裝機(jī)量約69.5MW，占比約0.3%。”
王會(huì)分析稱，我國(guó)目前新型儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用最廣泛、占主導(dǎo)地位的領(lǐng)域是電動(dòng)交通領(lǐng)域。“鋰離子電池是電動(dòng)汽車的主要儲(chǔ)能技術(shù)。政府一直致力于推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并通過政策支持和補(bǔ)貼措施促進(jìn)電動(dòng)汽車的普及。”可再生能源領(lǐng)域也是我國(guó)應(yīng)用新型儲(chǔ)能技術(shù)的重要領(lǐng)域之一。“我國(guó)是全球最大的可再生能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，尤其在風(fēng)能和太陽(yáng)能領(lǐng)域具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。儲(chǔ)能技術(shù)在可再生能源集成中起到了關(guān)鍵的作用，解決了可再生能源波動(dòng)性和間歇性的問題。”此外，微電網(wǎng)和緊急電源領(lǐng)域也對(duì)新型儲(chǔ)能技術(shù)有廣泛的應(yīng)用。“由于我國(guó)地域廣闊，部分偏遠(yuǎn)地區(qū)的電力供應(yīng)存在困難，微電網(wǎng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)成為解決電力供應(yīng)問題的有效手段。在一些農(nóng)村和島嶼地區(qū)，儲(chǔ)能系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┛煽康碾娏?yīng)。”
新賽道，新空間
據(jù)中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)公開資料顯示，2022年我國(guó)新型儲(chǔ)能新增物理儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模分別為：蓄熱蓄冷新增裝機(jī)容量為69.6MW，壓縮空氣儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量為115MW,飛輪儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量為17.4MW。化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模分別為：鋰離子電池儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量5.4GW，占電化學(xué)儲(chǔ)能比例高達(dá)96.4%，液流電池儲(chǔ)能累計(jì)投運(yùn)裝機(jī)容量為132.2MW，占新增儲(chǔ)能裝機(jī)總量的0.6%。
劉琪稱，從新增規(guī)模以及目前市場(chǎng)應(yīng)用前景分析，鋰離子電池是當(dāng)前儲(chǔ)能領(lǐng)域中新增規(guī)模最快、應(yīng)用范圍最廣的儲(chǔ)能產(chǎn)品。除鋰離子電池外，物理儲(chǔ)能中蓄冷、蓄熱增長(zhǎng)規(guī)模較2020年相比，增長(zhǎng)超過51%為69.6MW。“隨著新能源的快速發(fā)展，清潔能源消納、清潔采暖、分時(shí)電價(jià)政策、用戶側(cè)儲(chǔ)能等旺盛的市場(chǎng)需求，熱(冷)儲(chǔ)能將迎來新的快速發(fā)展期。”他表示，由于熱(冷)儲(chǔ)能技術(shù)可應(yīng)用于用戶冷熱電綜合能源、海水淡化等場(chǎng)所，在冷熱能直接利用中擁有比儲(chǔ)電技術(shù)更高的能量轉(zhuǎn)換效率，促進(jìn)了熱(冷)儲(chǔ)能的快速發(fā)展。“據(jù)預(yù)測(cè)，2023年—2025年間，我國(guó)冷熱儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模分別為80MW、140MW、250MW，冷熱儲(chǔ)能或?qū)⑹抢^鋰離子電池后增長(zhǎng)最快的儲(chǔ)能市場(chǎng)。”
王會(huì)的觀點(diǎn)也不謀而合。“熱(冷)儲(chǔ)能技術(shù)在火電靈活性改造、需求側(cè)管理、可再生能源消納及其他形式的應(yīng)用具有重要的作用。隨著儲(chǔ)熱技術(shù)未來成本下降以及政策的支持，大規(guī)模儲(chǔ)熱供熱發(fā)展將迎來機(jī)遇。”
劉琪同時(shí)介紹，相變材料技術(shù)的突破，對(duì)推動(dòng)熱(冷)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。“傳統(tǒng)熱(冷)儲(chǔ)能技術(shù)由于投資成本高、能效低、單位體積焓值小、占地面積大等因素制約了行業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前，隨著科技的發(fā)展，相變儲(chǔ)能材料研發(fā)取得了較大的突破，相變溫度在-20℃～300℃范圍內(nèi)的材料逐漸進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用，潛熱值也從70kj/kg提高到280kJ/kg，部分高溫相變材料潛熱值已經(jīng)達(dá)到或超過350kJ/kg。”
當(dāng)前國(guó)家出臺(tái)的一系列新型儲(chǔ)能政策，給相關(guān)企業(yè)帶來了較大的發(fā)展空間和市場(chǎng)機(jī)遇。如零碳未來(重慶)能源發(fā)展有限公司，一直致力于熱(冷)儲(chǔ)能的技術(shù)研究，已經(jīng)在山東新泰、四川綿陽(yáng)、江西南城建立了新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化基地，三大生產(chǎn)基地建成投產(chǎn)后，年產(chǎn)相變材料約15萬(wàn)噸，產(chǎn)值超過30億元。“為推動(dòng)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，江西南城縣委、縣人民政府出臺(tái)了一系列支持鼓勵(lì)政策，通過產(chǎn)業(yè)資金扶持、生產(chǎn)基地建設(shè)、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)等‘一企一策’的政策措施，在企業(yè)落戶、工廠建設(shè)、供應(yīng)鏈金融、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)資金等方面給與了大力的支持，為企業(yè)快速發(fā)展注入了強(qiáng)大的活力。”劉琪表示，新型儲(chǔ)能已經(jīng)得到了政府、市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可，對(duì)培育和壯大儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。
“起飛”仍需時(shí)間
前不久召開的2023中關(guān)村論壇傳出消息，國(guó)內(nèi)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)正在進(jìn)入規(guī)?；男码A段。電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等新技術(shù)正在各地加速落地，今年市場(chǎng)規(guī)模有望突破480億元。對(duì)此，劉琪表示，“新階段”可以從幾個(gè)層面來理解。一是儲(chǔ)能規(guī)模發(fā)展進(jìn)入新的階段。隨著“雙碳”目標(biāo)的臨近，減污降碳需求大幅度增加，新能源已經(jīng)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，儲(chǔ)能作為新能源的“伴侶”，勢(shì)必伴隨著規(guī)?；l(fā)展進(jìn)入“新階段”。二是儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。除抽水蓄能以外，化學(xué)儲(chǔ)能在儲(chǔ)能領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位，化學(xué)儲(chǔ)能在安全性、穩(wěn)定性、充儲(chǔ)效率等方面有進(jìn)一步提升的空間。同時(shí)化學(xué)儲(chǔ)能電池的回收和處理有待進(jìn)一步的技術(shù)研究，新型儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)和科技成果轉(zhuǎn)化也勢(shì)必會(huì)進(jìn)入“新階段”。三是裝機(jī)成本有望大幅度降低。經(jīng)過近10年的發(fā)展，新型儲(chǔ)能從研發(fā)期、應(yīng)用期，再到2025年的規(guī)模化發(fā)展期，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，原料成本、技術(shù)成本、生產(chǎn)工藝等進(jìn)一步優(yōu)化，新型儲(chǔ)能產(chǎn)品的降本增效勢(shì)必也會(huì)進(jìn)入“新階段”。
王會(huì)介紹道，隨著新型儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用和推廣，公眾對(duì)新型儲(chǔ)能的認(rèn)可度和接受度越來越高，市場(chǎng)需求和規(guī)模在不斷擴(kuò)大。而經(jīng)過多年的研發(fā)和實(shí)踐，新型儲(chǔ)能技術(shù)在能量密度、循環(huán)壽命、安全性和成本效益等方面也取得了重要突破;其成本更是在下降，平均每年單位成本下降10%~15%，并且這一趨勢(shì)還在繼續(xù)。“此外，新型儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景更加多樣化。除了傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)峰、電壓支撐和頻率調(diào)節(jié)等應(yīng)用領(lǐng)域，新型儲(chǔ)能技術(shù)還廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、可再生能源儲(chǔ)能、工業(yè)應(yīng)用和智能微電網(wǎng)等領(lǐng)域。”
盡管新型儲(chǔ)能技術(shù)在近年來取得了顯著進(jìn)展，但仍需要應(yīng)對(duì)來自各個(gè)方面的挑戰(zhàn)。王會(huì)指出，一是高成本的挑戰(zhàn)，比如儲(chǔ)熱領(lǐng)域，目前面臨材料成本高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。二是循環(huán)壽命和穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)，比如部分新型電池、儲(chǔ)熱材料等在循環(huán)壽命和穩(wěn)定性方面還存在挑戰(zhàn)。三是資源依賴和環(huán)境影響，某些新型儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)特定材料或稀有資源的依賴較高，這可能引發(fā)供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境問題，例如鋰離子電池需要大量的鋰資源。四是缺乏標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，目前標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相對(duì)不完善，部分新型儲(chǔ)能技術(shù)缺乏統(tǒng)一的測(cè)試方法、安全標(biāo)準(zhǔn)和性能評(píng)價(jià)方法，這給技術(shù)推廣和市場(chǎng)發(fā)展帶來了一定的不確定性。此外，相關(guān)法律法規(guī)不完善、儲(chǔ)能系統(tǒng)安全問題等仍需進(jìn)一步攻關(guān)。“通過技術(shù)創(chuàng)新、政策支持和產(chǎn)業(yè)合作，相信可以逐步克服這些問題，推動(dòng)新型儲(chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和商業(yè)化發(fā)展，為可持續(xù)能源系統(tǒng)的建設(shè)和“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供重要支持。”她表示。
在劉琪看來，加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展，首先離不開政策的支持和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)體系。“各級(jí)政府應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的儲(chǔ)能需求和資源稟賦，制定符合本地區(qū)的新型儲(chǔ)能支持政策，建立健全新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系，完善管理體系、交易體系、質(zhì)量控制體系等。尤其要對(duì)大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能電站的審批制度、生產(chǎn)與質(zhì)量控制、設(shè)計(jì)咨詢、施工驗(yàn)收、并網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行維護(hù)、退役管理、應(yīng)急管理與事故處置等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。”其次是加快新型儲(chǔ)能多元化應(yīng)用。各級(jí)政府應(yīng)積極引導(dǎo)新型儲(chǔ)能進(jìn)入建筑、交通、智慧城市、鄉(xiāng)村振興、清潔供暖、跨季節(jié)蓄冷、蓄熱、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域，拓展應(yīng)用發(fā)展空間。“一方面，政府應(yīng)加大技術(shù)研發(fā)的支持力度，重點(diǎn)開展長(zhǎng)時(shí)規(guī)模化儲(chǔ)能的技術(shù)研究、材料的基礎(chǔ)研究、材料的替代研究：另一方面培育和延伸新型儲(chǔ)能上下游產(chǎn)業(yè)，依托具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競(jìng)爭(zhēng)力骨干企業(yè)，積極推動(dòng)新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，促進(jìn)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、市場(chǎng)化高質(zhì)量發(fā)展。”
王會(huì)認(rèn)為，通過政策引導(dǎo)和技術(shù)創(chuàng)新，我國(guó)積極推動(dòng)新型儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，為清潔能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。接下來，要加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)，逐步完善新型儲(chǔ)能技術(shù)人才培養(yǎng)專業(yè)學(xué)科體系，深化新型儲(chǔ)能專業(yè)人才和復(fù)合型人才培養(yǎng);強(qiáng)化技術(shù)攻關(guān)和示范應(yīng)用，加強(qiáng)儲(chǔ)能材料、關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)，推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步和成本下降，進(jìn)一步帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)和完善;完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。從儲(chǔ)能材料、關(guān)鍵儲(chǔ)能裝備、新型儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行全流程以及安全環(huán)境、設(shè)計(jì)管理等方面建立健全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
來源：《小康》·中國(guó)小康網(wǎng) 作者：趙狄娜
評(píng)論