儲能：實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵一步

　　今年夏天,中國多地氣溫突破了40℃,老百姓都靠空調(diào)續(xù)命。此時此刻,最怕發(fā)生停電。你有沒有想過,電從哪里來?如何保障充足的電?或者在停電狀態(tài)下如何保障生活正常進行下去?

　　電從哪里來?

　　以電力大規(guī)模應用為代表的第二次工業(yè)革命開創(chuàng)了電力時代。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的發(fā)展,一批批科技新秀層出不窮。在現(xiàn)代社會高速發(fā)展的今天,人們對電力的依賴越來越強,快遞、外賣、網(wǎng)上購物、打車軟件,各個領(lǐng)域都必然用到電。一旦發(fā)生長時間停電,那無疑就是滅頂之災,甚至嚴重影響到人類的生存。

　　那么電究竟是怎么來的呢?

　　從傳統(tǒng)意義講,電一般都是由發(fā)電廠來發(fā)出的,主要包含水力發(fā)電,風力發(fā)電,火力發(fā)電和太陽能發(fā)電等等。發(fā)出來的電經(jīng)過高壓線路傳輸?shù)接秒姸?由于遠距離的傳輸會存在著一些損耗,損耗來源主要為線路電流的大小,功率不變的情況下,電壓越高,電流就越小,損耗也就越小,因此根據(jù)不同輸電線路的要求,發(fā)電端的電由變電站將電壓升高,通過輸電站傳輸?shù)接秒姷貐^(qū)。然后經(jīng)過用電地區(qū)的降壓變電站的逐級降壓,最后通過配電傳到用戶家中。

　　因此,保證電網(wǎng)的穩(wěn)定并正常工作顯得尤為重要。全球歷史上發(fā)生過一系列重大停電事故,這些停電事故每次都會影響幾百萬人甚至上千萬人,其中發(fā)生于印度的停電事故甚至造成了地球上1/10的人口無法用電。電對于現(xiàn)代社會來說,如同水和陽光,一時一刻也缺少不了。因此,儲電也變得十分關(guān)鍵。

　　發(fā)展儲能的必要性

　　國內(nèi)發(fā)電基本上用的是煤炭發(fā)電,自第二次工業(yè)革命以來,路上跑的汽車大多數(shù)都是石油驅(qū)動的。無論是發(fā)電還是奔馳的汽車,兩者產(chǎn)生大量的二氧化碳排放到大氣中,促使溫室效應的加劇,導致全球各種極端天氣頻發(fā)。美國西部大部分地區(qū)出現(xiàn)長達20年的干旱,2020年夏季至2021年夏季的高溫和低降水量,導致干旱形勢變得更加嚴峻;除此之外,位于巴西東北部、東南部等地區(qū)也出現(xiàn)了頻繁降暴雨現(xiàn)象,并多次觸發(fā)洪水和山體滑坡災害。

　　中國向全球提出解決方案,明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標。2022年5月19日,聯(lián)合國秘書長古特雷斯在世界氣象組織發(fā)表《2021年全球氣候狀況報告》時強調(diào),“人類必須走出化石能源困局”。想實現(xiàn)就要尋找取代傳統(tǒng)能源的技術(shù),讓光伏太陽能、風能發(fā)電取代煤炭發(fā)電、讓動力電池取代汽車原油。

　　然而,不少人以為國家只需要多建立光伏電站,就能在發(fā)電側(cè)端口全面實現(xiàn)碳中和。但是事情往往不會是想象的那么簡單。一方面,光只能在日光充足的情況下才能產(chǎn)生電,而風更是極具不穩(wěn)定性。不能有太陽有風的時候用電,沒太陽、沒風的時候就停電。不同時段的供需很難達到平衡,給電網(wǎng)運行調(diào)度造成了困難;另一方面,晚上沒有辦法利用光進行發(fā)電,造成晚上電不夠用,而白天發(fā)出的電沒人使用又白白浪費掉,棄風棄光率嚴重。

　　而解決上述問題,最直接的方法就是發(fā)展儲能,配置相應的儲能系統(tǒng)。我們可以把儲能看作是一個大型充電寶,依靠儲能把白天多余的電儲存在電池儲能系統(tǒng)中,等晚上或者需要的時候再釋放。

　　奧運會、世錦賽、巴黎和會等國內(nèi)外大型活動的舉辦,都有儲能系統(tǒng)作保障。儲能技術(shù)無論對于源側(cè)、網(wǎng)側(cè)還有用戶側(cè),都起到非常重要的作用,儲能技術(shù)的發(fā)展可謂也是一片藍海。

　　儲能技術(shù)路線多元化發(fā)展

　　儲能技術(shù)根據(jù)充放電能源轉(zhuǎn)換形式物理儲能、電化學儲能和電磁儲能。

　　首先是物理儲能 。 物理儲能中,抽水蓄能和壓縮空氣儲能是成熟的技術(shù),而抽水蓄能起主導作用。

　　抽水蓄能電站通常由兩個海拔高度差的水庫和湖泊組成,多余的電量會通過低處的水抽向高處,到用電高峰期的時候,上面水庫又會向下面水庫放水發(fā)電,抽水蓄能哪里都好,但太考驗地理環(huán)境了。拿國內(nèi)最成熟的浙江安吉縣天荒坪抽水蓄能電站舉例,有一定海坡的山山水水的環(huán)境,直接讓東北平原、華北平原、長江中下游平原等區(qū)域望而卻步。

　　其次是電化學儲能。 電化學儲能包含液流電池、鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池。爭議較大的鈉硫電池和鋰離子電池。

　　鈉硫電池比能量高、可大電流充放電、使用壽命長(10～15年),是目前較經(jīng)濟實用的儲能方法之一。但其需要附加供熱設備來維持溫度,同時過度充電時很危險。

　　對于鋰離子電池而言。國家能源局在2022年6月29日發(fā)布的征求意見稿中規(guī)定,為防止電化學儲能電站火災事故,中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池。同時鋰離子電池不得設置在人員密集場所,不得設置在有人居住或活動的建筑物內(nèi)部或其地下空間。

　　根據(jù)研究顯示,全球電化學儲能作為新型儲能的一種,其裝機持續(xù)增長,累計達16.5GW/33.1GWh。2020年全球新增電化學儲能5.3GW/10.7GWh,同比+57%,截至2020年底全球已投運電化學儲能累計裝機16.5GW/33.1GWh,同比+57%,占光伏累計裝機的2.3%。

　　電化學類儲能配置靈活、建設期短、響應速度快,且性價比高,已經(jīng)進入商業(yè)化嘗試階段,隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展,低成本和安全性成為新型儲能電池的必然要求。

　　總結(jié)

　　新型儲能技術(shù)種類多、建設工藝差異性大,儲能技術(shù)的應用場景是非常廣泛的,比如大型工商業(yè)區(qū)、科技園區(qū)、住宅區(qū)、各種交通設施、以及大型場館、港口、島嶼、海上石油平臺、隧道,都可見儲能技術(shù)的應用。

　　行業(yè)專家們指出,面對不同場景的需求,需要建立涵蓋新型儲能基礎通用、規(guī)劃設計、設備試驗、施工驗收等領(lǐng)域的標準體系,并制定新型儲能安全相關(guān)標準及多元化應用技術(shù)標準。

　　不管儲能技術(shù)最后使用是哪家或者是多家并用,保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行是重中之重。2022年3月18日,《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》正式印發(fā),標志著新型儲能正式從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變,但正如方案中四大基本原則提及的,安全始終是儲能發(fā)展的生命底線。

　　在新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,一些缺乏核心技術(shù)的企業(yè)受政策和補貼吸引進入行業(yè),不規(guī)范和不專業(yè)導致安全問題時有發(fā)生,甚至造成人身傷亡和財產(chǎn)損失。緯景儲能產(chǎn)品把極安全、不易燃不易爆、極高的穩(wěn)定性作為選擇化學元素的準則。再加上鋅鐵液流電池獨有的安全環(huán)保、0起火和0爆炸、長時儲能、超20年服務壽命、低度電成本等優(yōu)勢,可完全適應不同場景的能量存儲需求,也必然會是未來裝機的重要選項。