新型儲能如何變得更“持久”?

　　近十年來，我國新能源發電規模持續快速增長。但隨著風光發電規模的持續增長，其間歇性、波動性對電網的安全影響將越來越大，急需長時儲能發揮穩定調節作用。日前，有業內專家表示，碳中和目標下，新型電力系統需要大規模、高安全的長時儲能技術，電化學、化學、熔鹽等長時儲能技術或將成為未來新型儲能技術的重要發展方向。然而，相關產業的規模化發展還存在一系列問題，需各方協力解決。

　　風光發電規模激增 長時儲能需求巨大

　　國家能源局公布的數據顯示，截至2023年底，我國風光發電裝機容量達到10.5億千瓦，新增裝機2.92億千瓦;預計到2024年底，風光發電總裝機容量有望突破“雙碳”戰略確定的2030年發展目標，達到12億千瓦。

　　在風光發電裝機規模爆發式增長的同時，其天氣依賴性、季節間歇性和波動性帶來的發展問題也越來越嚴重，尤其是產出電能的接網、消納。部分裝機比例高的地區，正面臨著備案難、消納容量告急等問題，并網難以推進。2023年下半年，國家能源局摸排的6個省份中，除浙江外，山東、黑龍江、河南、廣東、福建均出現了部分區域電網容量不足的問題。此外，河北、內蒙古、湖北、遼寧、廣西、江西等地也出現了配電網容量飽和或預警的問題。

　　中國科學院院士、南方科技大學碳中和能源研究院院長趙天壽指出，實現碳中和，能源結構中化石能源占比要從84%降低到10%以下，太陽能和風能占比要從4%提高到60%，對應的風光發電裝機規模將相應達到50億千瓦。

　　“按照20%至50%的配儲策略，長時儲能裝機容量將達到10億至25億千瓦，這個量大大超過了目前的煤電裝機總量。可以說，碳中和時代對長時儲能的需求非常大。”趙天壽說。

　　電池設備“內卷”加劇 電化學儲能亟待技術突破

　　中國化學(601117)與物理電源行業協會儲能應用分會認為，短時間內磷酸鐵鋰電池在儲能技術中主導地位仍無可動搖。該協會發布的《2024中國新型儲能產業發展白皮書》顯示，預計2025年全球鋰離子電池儲能累計裝機量將超過300吉瓦，中國鋰離子電池儲能累計裝機量將達65~70吉瓦;預計到2030年，全球鋰離子電池儲能累計裝機量將超過730吉瓦，中國鋰離子電池儲能累計裝機量將達160吉瓦。

　　在電化學儲能規模不斷增長的同時，電池等儲能設備的同質化競爭和“價格戰”也日趨激烈。據上海有色網統計數據，截至2023年12月底，國內方形523三元電芯和方形磷酸鐵鋰電芯價格較2023年初分別環比下跌55%和56%，整體價格腰斬。

　　業內投資機構人士認為，電化學儲能價格的走低是由兩方面的原因造成的。一方面，隨著行業的快速發展和規模的不斷增長，企業面臨著自身降本的需求;另一方面，則是“內卷”下的低價競爭。這種競爭不僅讓企業的利潤空間被大幅壓縮，也讓整個行業陷入了惡性循環。尋求技術突破將是推動行業發展的核心動力，特別是要通過技術突破解決電化學儲能行業主要面臨的成本、壽命、安全等痛點、難點問題，才能促進儲能行業的商業化、規模化發展。

　　趙天壽表示，目前的電化學儲能技術存在局限性，尚無法滿足所在領域的需求。鋰電池一方面受鋰礦儲量和供應鏈的影響，資源安全風險大;另一方面，配套電網級的大型鋰電池儲能電站安全隱患高。以韓國為例，僅2017年到2022年1月，已有34個儲能電站發生火災，造成直接經濟損失高達466億韓元。而更安全、更適合規模化的液流電池大規模應用目前仍處于發展階段，成本較高。

　　“我們希望未來通過構建熱—電化學耦合理論，能夠提出隔膜、電極至整個電堆的理性設計方法，將液流電池電堆樣機電流密度提升到400毫安/平方厘米以上，或實現電解液利用率超過80%，突破液流電池產業化的技術瓶頸。”趙天壽說。

　　產業布局百花齊放 多線發展還需政策支持

　　目前，長時儲能產業布局呈現“百花齊放”的態勢，國家能源局已在2020年和2023年先后批準了總計64個新型儲能項目示范，其中包括鋰離子電池儲能、壓縮空氣儲能、液流電池儲能、二氧化碳儲能等多條新型長時儲能技術路線。但在業內專家看來，新型長時儲能產業發展仍存在諸多障礙，需要加快相關標準的制修訂并出臺合理的產業政策，推動長時儲能的多線發展。

　　“在產業快速發展背后仍然存在如下問題：新能源配置儲能利用率較低、產能過剩跡象明顯、商業模式仍需健全、價格疏導機制有待完善、技術成熟度亟待提升、對新型電力系統的支撐能力仍需加強，這些問題仍制約著新型儲能產業發展，需要政府、產業各方共同努力和逐步解決。”中國能源建設集團科技信息裝備事業部總經理裴愛國說。

　　浙江大學兼職教授、國家能源局科技司原副司長劉亞芳指出，目前儲能主要作為靈活性調節資源應用于微電網，或通過電力調度服務電力系統獲得收益。國家應出臺相關產業政策，遵循“同工同酬”及“按效果付費”的公平原則，允許為電力系統提供服務的新型儲能享受與抽水蓄能、煤電等相同的價格政策。同時，保持各地峰谷分時電價的適度穩定，以減少工商業和戶用儲能設施投資回報的不確定性風險。此外，還需加強電力市場、調度運行機制及新型儲能設施并網規范的建設與完善，并在保障新型儲能項目投資合理回報的基礎上，加快相關標準的制修訂及評估監管工作。

　　“推進長時儲能發展，產業的轉換以及靈活性非常重要。企業需要更好地理解，為不同電力系統提供服務能帶來怎樣的價值。這樣，投資才能真正創造價值，市場才能更好地進行調控調配。”長時儲能委員會首席執行官Julia Sounder強調，推進長時儲能發展，行業需要制定不同的支持政策，需要有更多的市場長效信號和機制，也需要有更好的收入機制，比如技術支持政策、全天候定價措施等。

　　據了解，目前，歐洲、美國、澳大利亞、智利都已經有相關的撥款和刺激措施，例如去年7月，美國能源部(DOE)與美國能源部技術轉型辦公室(OTT)、愛迪生電力研究所的能源轉型研究所和美國電科院(EPRI)及長時儲能委員會(LDES)五方共同簽訂的長時儲能合作協議。協議包含未來美國長時儲能的三大方向和四大規劃，其政策的2個最終目標分別為到2030年長時儲能可滿足美國國內市場需求，以及十年內電網規模的儲能系統成本下降90%、持續時間提高至10小時以上。

　　來源： 中國化工報