如今，新型儲能作為實現(xiàn)“雙碳”目標的重要抓手，正在各行各業(yè)大規(guī)模推廣和應用。
數(shù)據(jù)顯示，到2030年，國內(nèi)新型儲能總投資規(guī)模將近9000億元，市場空間巨大。挑戰(zhàn)與機遇并存，諸多行業(yè)迎來前所未有的發(fā)展機會。如何加快推動新型儲能發(fā)展?這成為擺在眾多專家學者和業(yè)內(nèi)人士面前的一大課題。
優(yōu)勢明顯，應用廣泛
國家能源局將新型儲能定義為“除抽水蓄能外以輸出電力為主要形式，并對外提供服務的儲能項目”。新型儲能所包括的技術類型眾多，按照能量存儲方式的不同主要分為物理儲能和化學儲能兩大類。物理儲能主要包括壓縮空氣、飛輪儲能、重力儲能、相變儲能等;化學儲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)儲能等。
近年來，新能源的快速發(fā)展以及用電負荷的波動，讓儲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)。中國科學院過程工程研究所副研究員王會長期從事相變儲能材料方向相關研究及應用，她在接受《小康》雜志、中國小康網(wǎng)采訪時表示，“傳統(tǒng)抽水蓄能技術成熟，容量大，成本低，但受自然條件約束較大，建設周期長。相對于傳統(tǒng)抽水蓄能而言，新型儲能比如鋰離子電池、壓縮空氣儲能、熔鹽/相變儲熱等，具有配置靈活、建設周期短、應用場景多元化等特點，可以和傳統(tǒng)儲能技術形成良好的優(yōu)勢互補，與新能源開發(fā)消納匹配性較高，是構建以新能源為主體新型電力系統(tǒng)的重要支撐技術。”
而在零碳未來(重慶)能源發(fā)展有限公司董事長、重慶市經(jīng)濟管理學會“雙碳”專家委員會委員劉琪看來，新型儲能不僅可促進新能源大規(guī)模、高質(zhì)量發(fā)展，且以多種儲能形式(電化學儲能、氫儲能、冷熱儲能)應用服務于多種場景。“另外，新型儲能作為能源革命核心技術和戰(zhàn)略必爭高地，會形成一個技術含量高、增長潛力大的全新產(chǎn)業(yè)，成為新的經(jīng)濟增長點。”他告訴《小康》雜志、中國小康網(wǎng)。
近年來，國家加大了新型儲能規(guī)?；瘧玫牧Χ?，重點推動多時間尺度儲能規(guī)?；瘧谩⒍囝愋蛢δ軈f(xié)同運行，在緩解新能源發(fā)電特性與負荷特性不匹配導致的短時、長時平衡調(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)動態(tài)平衡等問題。據(jù)悉，新型儲能在電力系統(tǒng)應用場景分為三大部分，一是電源側，主要應用于風力、光伏等綠色電站以及火電、核電的儲能。二是電網(wǎng)側，主要應用于調(diào)峰、調(diào)頻、頂峰、備用的儲能。三是負荷側，主要應用于分布式光伏、風電以及工商業(yè)用戶的電力儲能和應急備用電源等。“當前，隨著全國各省市分時電價政策的落實和峰谷電價差拉大等因素的影響，用戶側儲能需求明顯增多，主要表現(xiàn)在儲冷、儲熱等方面。”劉琪介紹，工商業(yè)用戶利用夜間谷電時段低電價制冷、制熱，以相變材料為介質(zhì)儲存冷熱量，峰電時釋放，可有效降低能源使用成本和實現(xiàn)電力的錯峰運行，緩解電力系統(tǒng)頂峰用電。同時，儲冷、儲熱逐漸在風力、光伏中發(fā)揮重要的儲能作用?；陔娏Σ块T鼓勵用戶自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的經(jīng)營策略，風、光電力可直接轉(zhuǎn)換為冷、熱并以相變材料為介質(zhì)進行儲存，提高了能源利用效率和新能源消納的能力。
我國在新型儲能領域的建設和發(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能技術列為重點發(fā)展領域。隨后，相繼出臺了一系列政策和計劃，以促進新型儲能技術的發(fā)展。2010年，啟動了國家科技重大專項“先進儲能技術與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新”，加大對新型儲能技術的研發(fā)和支持力度。2013年，發(fā)布了《儲能技術發(fā)展路線圖》，明確了儲能技術發(fā)展的目標和路徑。“十三五”以來，我國新型儲能行業(yè)整體處于由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡階段，在技術裝備研發(fā)、示范項目建設、商業(yè)模式探索、政策體系構建等方面取得了實質(zhì)性進展，市場應用規(guī)模穩(wěn)步擴大。
新型儲能在推動能源領域碳達峰碳中和過程中發(fā)揮著顯著作用。國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)的《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》中強調(diào)，要明確新型儲能市場主體地位、健全新型儲能價格機制、健全"新能源+儲能"項目激勵機制。“由此可見，新型儲能已經(jīng)確立了時間表、路線圖和任務目標。”劉琪表示。
他還介紹道，新型儲能中，鋰離子電池占據(jù)絕對主導地位，比重達97%，此外，壓縮空氣儲能、液流電池、鈉離子電池、飛輪、熱(冷)儲能等技術路線應用模式逐漸增多。“另據(jù)《中國戶儲產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》數(shù)據(jù)顯示，2022年新型儲能新增裝機應用場景分別為：集中式新能源配儲37.9%，電網(wǎng)側儲能23.9%，共享儲能18.8%，電網(wǎng)側調(diào)峰/調(diào)頻10.8%,用戶側儲能3.5%，其他儲能3.1%，分布式微電網(wǎng)儲能1.7%，蓄熱蓄冷新增裝機量約69.5MW，占比約0.3%。”
王會分析稱，我國目前新型儲能技術應用最廣泛、占主導地位的領域是電動交通領域。“鋰離子電池是電動汽車的主要儲能技術。政府一直致力于推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并通過政策支持和補貼措施促進電動汽車的普及。”可再生能源領域也是我國應用新型儲能技術的重要領域之一。“我國是全球最大的可再生能源生產(chǎn)國和消費國，尤其在風能和太陽能領域具有巨大的潛力和優(yōu)勢。儲能技術在可再生能源集成中起到了關鍵的作用，解決了可再生能源波動性和間歇性的問題。”此外，微電網(wǎng)和緊急電源領域也對新型儲能技術有廣泛的應用。“由于我國地域廣闊，部分偏遠地區(qū)的電力供應存在困難，微電網(wǎng)和儲能系統(tǒng)成為解決電力供應問題的有效手段。在一些農(nóng)村和島嶼地區(qū)，儲能系統(tǒng)被廣泛應用，為當?shù)鼐用裉峁┛煽康碾娏?rdquo;
新賽道，新空間
據(jù)中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會公開資料顯示，2022年我國新型儲能新增物理儲能裝機規(guī)模分別為：蓄熱蓄冷新增裝機容量為69.6MW，壓縮空氣儲能新增裝機容量為115MW,飛輪儲能新增裝機容量為17.4MW。化學儲能新增裝機規(guī)模分別為：鋰離子電池儲能新增裝機容量5.4GW，占電化學儲能比例高達96.4%，液流電池儲能累計投運裝機容量為132.2MW，占新增儲能裝機總量的0.6%。
劉琪稱，從新增規(guī)模以及目前市場應用前景分析，鋰離子電池是當前儲能領域中新增規(guī)模最快、應用范圍最廣的儲能產(chǎn)品。除鋰離子電池外，物理儲能中蓄冷、蓄熱增長規(guī)模較2020年相比，增長超過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、分時電價政策、用戶側儲能等旺盛的市場需求，熱(冷)儲能將迎來新的快速發(fā)展期。”他表示，由于熱(冷)儲能技術可應用于用戶冷熱電綜合能源、海水淡化等場所，在冷熱能直接利用中擁有比儲電技術更高的能量轉(zhuǎn)換效率，促進了熱(冷)儲能的快速發(fā)展。“據(jù)預測，2023年—2025年間，我國冷熱儲能新增裝機規(guī)模分別為80MW、140MW、250MW，冷熱儲能或?qū)⑹抢^鋰離子電池后增長最快的儲能市場。”
王會的觀點也不謀而合。“熱(冷)儲能技術在火電靈活性改造、需求側管理、可再生能源消納及其他形式的應用具有重要的作用。隨著儲熱技術未來成本下降以及政策的支持，大規(guī)模儲熱供熱發(fā)展將迎來機遇。”
劉琪同時介紹，相變材料技術的突破，對推動熱(冷)儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。“傳統(tǒng)熱(冷)儲能技術由于投資成本高、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。當前，隨著科技的發(fā)展，相變儲能材料研發(fā)取得了較大的突破，相變溫度在-20℃～300℃范圍內(nèi)的材料逐漸進入規(guī)?；瘧?，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)達到或超過350kJ/kg。”
當前國家出臺的一系列新型儲能政策，給相關企業(yè)帶來了較大的發(fā)展空間和市場機遇。如零碳未來(重慶)能源發(fā)展有限公司，一直致力于熱(冷)儲能的技術研究，已經(jīng)在山東新泰、四川綿陽、江西南城建立了新型儲能產(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15萬噸，產(chǎn)值超過30億元。“為推動新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，江西南城縣委、縣人民政府出臺了一系列支持鼓勵政策，通過產(chǎn)業(yè)資金扶持、生產(chǎn)基地建設、產(chǎn)業(yè)引導等‘一企一策’的政策措施，在企業(yè)落戶、工廠建設、供應鏈金融、產(chǎn)業(yè)引導資金等方面給與了大力的支持，為企業(yè)快速發(fā)展注入了強大的活力。”劉琪表示，新型儲能已經(jīng)得到了政府、市場的廣泛認可，對培育和壯大儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。
“起飛”仍需時間
前不久召開的2023中關村論壇傳出消息，國內(nèi)新型儲能市場正在進入規(guī)?；男码A段。電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等新技術正在各地加速落地，今年市場規(guī)模有望突破480億元。對此，劉琪表示，“新階段”可以從幾個層面來理解。一是儲能規(guī)模發(fā)展進入新的階段。隨著“雙碳”目標的臨近，減污降碳需求大幅度增加，新能源已經(jīng)進入了新的發(fā)展階段，儲能作為新能源的“伴侶”，勢必伴隨著規(guī)模化發(fā)展進入“新階段”。二是儲能技術進入新的發(fā)展階段。除抽水蓄能以外，化學儲能在儲能領域中占有主導地位，化學儲能在安全性、穩(wěn)定性、充儲效率等方面有進一步提升的空間。同時化學儲能電池的回收和處理有待進一步的技術研究，新型儲能技術研發(fā)和科技成果轉(zhuǎn)化也勢必會進入“新階段”。三是裝機成本有望大幅度降低。經(jīng)過近10年的發(fā)展，新型儲能從研發(fā)期、應用期，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、技術成本、生產(chǎn)工藝等進一步優(yōu)化，新型儲能產(chǎn)品的降本增效勢必也會進入“新階段”。
王會介紹道，隨著新型儲能技術的應用和推廣，公眾對新型儲能的認可度和接受度越來越高，市場需求和規(guī)模在不斷擴大。而經(jīng)過多年的研發(fā)和實踐，新型儲能技術在能量密度、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%，并且這一趨勢還在繼續(xù)。“此外，新型儲能的應用場景更加多樣化。除了傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)峰、電壓支撐和頻率調(diào)節(jié)等應用領域，新型儲能技術還廣泛應用于電動汽車、可再生能源儲能、工業(yè)應用和智能微電網(wǎng)等領域。”
盡管新型儲能技術在近年來取得了顯著進展，但仍需要應對來自各個方面的挑戰(zhàn)。王會指出，一是高成本的挑戰(zhàn)，比如儲熱領域，目前面臨材料成本高，限制了其大規(guī)模應用。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，某些新型儲能技術對特定材料或稀有資源的依賴較高，這可能引發(fā)供應風險和環(huán)境問題，例如鋰離子電池需要大量的鋰資源。四是缺乏標準和規(guī)范，目前標準和規(guī)范相對不完善，部分新型儲能技術缺乏統(tǒng)一的測試方法、安全標準和性能評價方法，這給技術推廣和市場發(fā)展帶來了一定的不確定性。此外，相關法律法規(guī)不完善、儲能系統(tǒng)安全問題等仍需進一步攻關。“通過技術創(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，推動新型儲能技術實現(xiàn)更廣泛的應用和商業(yè)化發(fā)展，為可持續(xù)能源系統(tǒng)的建設和“雙碳”目標的實現(xiàn)提供重要支持。”她表示。
在劉琪看來，加快推動新型儲能發(fā)展，首先離不開政策的支持和規(guī)范的標準體系。“各級政府應根據(jù)本地區(qū)的儲能需求和資源稟賦，制定符合本地區(qū)的新型儲能支持政策，建立健全新型儲能標準體系，完善管理體系、交易體系、質(zhì)量控制體系等。尤其要對大規(guī)模電化學儲能電站的審批制度、生產(chǎn)與質(zhì)量控制、設計咨詢、施工驗收、并網(wǎng)調(diào)度、運行維護、退役管理、應急管理與事故處置等規(guī)范標準進行完善。”其次是加快新型儲能多元化應用。各級政府應積極引導新型儲能進入建筑、交通、智慧城市、鄉(xiāng)村振興、清潔供暖、跨季節(jié)蓄冷、蓄熱、基礎設施建設等領域，拓展應用發(fā)展空間。“一方面，政府應加大技術研發(fā)的支持力度，重點開展長時規(guī)模化儲能的技術研究、材料的基礎研究、材料的替代研究：另一方面培育和延伸新型儲能上下游產(chǎn)業(yè)，依托具有自主知識產(chǎn)權和核心競爭力骨干企業(yè)，積極推動新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈的建設，促進新型儲能產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；?、市場化高質(zhì)量發(fā)展。”
王會認為，通過政策引導和技術創(chuàng)新，我國積極推動新型儲能技術的應用，為清潔能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻。接下來，要加強學科建設和人才培養(yǎng)，逐步完善新型儲能技術人才培養(yǎng)專業(yè)學科體系，深化新型儲能專業(yè)人才和復合型人才培養(yǎng);強化技術攻關和示范應用，加強儲能材料、關鍵技術裝備研發(fā)，推動儲能技術進步和成本下降，進一步帶動產(chǎn)業(yè)鏈建設和完善;完善技術標準體系。從儲能材料、關鍵儲能裝備、新型儲能項目建設、生產(chǎn)運行全流程以及安全環(huán)境、設計管理等方面建立健全相關標準。
來源：《小康》·中國小康網(wǎng) 作者：趙狄娜
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