我國(guó)能源轉(zhuǎn)型正不斷加速。國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2024年一季度全國(guó)可再生能源新增裝機(jī)6367萬(wàn)千瓦，占新增裝機(jī)的92%。但可再生能源的間歇性、不穩(wěn)定性、周期性也對(duì)新能源體系建設(shè)提出了挑戰(zhàn)。
作為此題目前的“最優(yōu)解”，新型儲(chǔ)能及氫儲(chǔ)能技術(shù)眾目所矚。在2024中關(guān)村論壇——碳中和碳達(dá)峰科技論壇上，專家提出，隨著新能源占比不斷提高，對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求也越來(lái)越大，氫能儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能等技術(shù)將以己之長(zhǎng)，補(bǔ)上新能源體系的“短”板。
儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展 時(shí)長(zhǎng)需求或提高10倍以上
“儲(chǔ)能被稱為能源革命的關(guān)鍵支撐技術(shù)。”中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所所長(zhǎng)、研究員陳海生表示，“2023年，我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了高速發(fā)展的一年，具體表現(xiàn)為儲(chǔ)能技術(shù)迅速發(fā)展、市場(chǎng)保持高速增長(zhǎng)、政策持續(xù)向好、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇。”
陳海生介紹說(shuō)，2023年，我國(guó)新增新型儲(chǔ)能投運(yùn)裝機(jī)規(guī)模21.5吉瓦，為2022年同期水平的3倍，占全球新型儲(chǔ)能市場(chǎng)的47%;;截至2023年底，全國(guó)累計(jì)已經(jīng)建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)34.5吉瓦。
“目前我國(guó)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正處于從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)化的階段，其特點(diǎn)是部分技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先、標(biāo)準(zhǔn)體系逐步完善，并形成了多種商業(yè)模式。”據(jù)陳海生估計(jì)，2025～2030年，我國(guó)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入全面商業(yè)化階段。
他進(jìn)一步指出，新型儲(chǔ)能未來(lái)會(huì)成為電力系統(tǒng)的重要支撐或重要主體，電力系統(tǒng)將由“源—網(wǎng)—荷”剛性鏈?zhǔn)较到y(tǒng)變革為“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”柔性網(wǎng)狀系統(tǒng)，新型儲(chǔ)能將作為電力系統(tǒng)的第四個(gè)主體，占到整個(gè)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)體量的10%～15%，成為萬(wàn)億級(jí)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
在新型儲(chǔ)能中，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能無(wú)疑是當(dāng)下業(yè)界的焦點(diǎn)話題。陳海生指出，截至2023年底，全球新型儲(chǔ)能平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為2.1小時(shí);但到2060年，我國(guó)可再生能源占比將達(dá)80%以上，屆時(shí)能源系統(tǒng)對(duì)于大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求將極大提升。
“過(guò)去10年，全球新型儲(chǔ)能裝機(jī)增長(zhǎng)了13倍。未來(lái)10年，全球儲(chǔ)能裝機(jī)需求將增長(zhǎng)15倍，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)需求將增長(zhǎng)10倍以上。”他說(shuō)。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)備受矚目 液流電池項(xiàng)目集中立項(xiàng)
陳海生表示，從2023年我國(guó)儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)情況來(lái)看，目前儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷、鋰電池、鈉電池、液流電池、超級(jí)電容等技術(shù)路線研發(fā)集中度較高。其中，液流電池等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線備受矚目。
中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所副所長(zhǎng)、研究員李先鋒介紹說(shuō)，中國(guó)科學(xué)院自2000年開始布局儲(chǔ)能技術(shù)研究，主要側(cè)重于壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池以及氫儲(chǔ)能等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。
他重點(diǎn)提到液流電池。“液流電池儲(chǔ)能技術(shù)在中長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能方面很有前景，其優(yōu)勢(shì)在于安全、長(zhǎng)時(shí)、長(zhǎng)壽命、大規(guī)模;劣勢(shì)在于能量密度偏低，因此不適合做動(dòng)力電池，更適合做大規(guī)模固定式的電力系統(tǒng)儲(chǔ)能。”李先鋒表示，鋰離子電池儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)大約為4個(gè)小時(shí)，液流電池則為4～10個(gè)小時(shí)。
據(jù)悉，2022年，我國(guó)百兆瓦級(jí)液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站在遼寧省大連市正式并網(wǎng)發(fā)電，其全釩液流電池技術(shù)由中科院大連化學(xué)物理研究所提供，成為迄今為止全球功率最大、容量最大的液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站。
“目前，該電站運(yùn)行良好。”他說(shuō)，“該站于2023年中旬開始接受遼寧省電網(wǎng)的調(diào)度，到2023年底已調(diào)度運(yùn)行了240多個(gè)循環(huán)，累計(jì)充放電量約1億千瓦時(shí)。”
李先鋒指出，目前，液流電池已進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展時(shí)期，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近兩年僅新立項(xiàng)的全釩液流電池項(xiàng)目的裝機(jī)規(guī)模就已超過(guò)10吉瓦時(shí)，低成本、高能量密度的新型液流電池體系也正不斷涌現(xiàn)。此外，中科院還布局了鋅基液流電池相關(guān)研究，目前正處于中試階段。
香港中文大學(xué)教授盧怡君也表示，液流電池是適合長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的電池技術(shù)，其團(tuán)隊(duì)正研究開發(fā)低成本硫基液流電池等儲(chǔ)能技術(shù)。她著重談到成本問(wèn)題：“譬如鋰電池，如果要做10或20小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，其成本是等比例上升的;但液流電池只要增加儲(chǔ)液桶內(nèi)的電解液，就可以增加其儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)，其控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，規(guī)?；杀疽哺?。”
長(zhǎng)周期儲(chǔ)能瞄準(zhǔn)氫能 電池+氫構(gòu)建未來(lái)儲(chǔ)能格局
而對(duì)于更長(zhǎng)時(shí)甚至跨季節(jié)的儲(chǔ)能需求，氫能成為理想解答。
中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高認(rèn)為，要以新型儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的靈活性調(diào)整，主要包括三種方式：一是長(zhǎng)周期、跨季節(jié)的靈活性調(diào)節(jié)，依靠氫能及氫的載體;二是中周期、8小時(shí)以內(nèi)的調(diào)節(jié)，主要依靠電化學(xué)儲(chǔ)能;三是電動(dòng)汽車儲(chǔ)能，即車網(wǎng)互動(dòng)。
“氫儲(chǔ)能是什么意思?”歐陽(yáng)明高解釋說(shuō)，可再生能源存在季節(jié)性過(guò)?，F(xiàn)象，此時(shí)可以將過(guò)剩的電通過(guò)制氫儲(chǔ)存起來(lái)，之后在面臨季節(jié)性短缺時(shí)再將氫轉(zhuǎn)電發(fā)回去，這就是以大規(guī)模、長(zhǎng)周期為特點(diǎn)的氫儲(chǔ)能。
歐陽(yáng)明高指出，據(jù)全球普遍預(yù)測(cè)，可再生能源發(fā)電量的10%需要通過(guò)氫能長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)。到2060年，我國(guó)大概有1.5萬(wàn)億千瓦時(shí)的電需要通過(guò)氫儲(chǔ)存。“儲(chǔ)能行業(yè)未來(lái)主體將呈現(xiàn)出短周期、小規(guī)模依靠電池，長(zhǎng)周期、大規(guī)模主要靠氫能的格局。”他說(shuō)。
他進(jìn)一步指出，我國(guó)在氫能核心關(guān)鍵技術(shù)特別是燃料電池和電解槽方面已經(jīng)取得重大技術(shù)突破，未來(lái)還需繼續(xù)優(yōu)化升級(jí)。目前，他們正在張家口建設(shè)40兆瓦的風(fēng)氫一體化源網(wǎng)荷儲(chǔ)項(xiàng)目，同時(shí)配合當(dāng)?shù)卣ㄔO(shè)可再生能源加氫能的氫能社會(huì)。
“現(xiàn)在氫能很熱，但是目前還是戰(zhàn)略價(jià)值的熱，需要把戰(zhàn)略價(jià)值變成商業(yè)價(jià)值，核心問(wèn)題是綠氫的成本。”歐陽(yáng)明高建議，要以綠氫制備和燃料電池為龍頭帶動(dòng)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)化。其中，要以富余綠電資源低成本制氫為源頭推動(dòng)，以多元化、大規(guī)模商用示范應(yīng)用場(chǎng)景為龍頭拉動(dòng)，帶動(dòng)綠色氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
“氫燃料電池的成本正持續(xù)下降，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格約為2000元/千瓦，預(yù)計(jì)明年將下降至1000元/千瓦左右，到2030年，預(yù)計(jì)將降至500元/千瓦左右。”歐陽(yáng)明高表示，未來(lái)氫燃料電池不光能用在交通領(lǐng)域的新能源汽車上，還有工業(yè)、發(fā)電和儲(chǔ)能等領(lǐng)域。
來(lái)源： 中國(guó)化工報(bào)
評(píng)論