隨著我國新能源產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)，市場不斷擴(kuò)大，新型儲(chǔ)能行業(yè)正在地平線上噴薄而出。
2023年5月24日—26日，中國化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)主辦的第十三屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州舉行，業(yè)內(nèi)人士廣泛探討了儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的新趨勢、新路線和新技術(shù)。跟往屆會(huì)議最大的不同是，此次會(huì)議增設(shè)了“長時(shí)儲(chǔ)能”的分論壇，并得到了嘉賓和參展者的熱烈參與。
5月27日，中國化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)秘書長王澤深在接受澎湃新聞?dòng)浾邔ＴL時(shí)指出，可再生能源滲透率提升催生多時(shí)間尺度儲(chǔ)能需求，長時(shí)儲(chǔ)能具備多種優(yōu)勢，因此在我國具有較為廣闊的市場前景。
在長時(shí)儲(chǔ)能諸多技術(shù)路徑中，液流電池尤其是全釩液流電池目前備受資本市場關(guān)注。王澤深認(rèn)為，全釩液流電池還存在能量密度低、工作溫區(qū)窄、初始成本高的瓶頸，未來有待技術(shù)的進(jìn)步予以解決。
何為長時(shí)儲(chǔ)能?據(jù)王澤深向澎湃新聞?dòng)浾呓榻B，“長時(shí)儲(chǔ)能一般是指4小時(shí)以上的儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)。長時(shí)儲(chǔ)能具備提升新能源消納能力、替代傳統(tǒng)發(fā)電方式的潛力，可為電網(wǎng)提供充足的靈活性資源，可以有效降低電網(wǎng)運(yùn)行成本，具備更強(qiáng)的峰谷套利和市場盈利能力。”
具體來看，可再生能源滲透率提升催生了多時(shí)間尺度的儲(chǔ)能需求
“用戶負(fù)荷、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等的不確定性使得電力系統(tǒng)在維持功率平衡方面存在較大困難，需要在分鐘級(jí)、小時(shí)級(jí)、日級(jí)、季度級(jí)乃至年度級(jí)等多時(shí)間尺度上預(yù)先規(guī)劃以保證電力系統(tǒng)靈活性。”王澤深說，“針對(duì)不同的功能，所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)時(shí)長存在顯著差異——短持續(xù)時(shí)間儲(chǔ)能一般側(cè)重于保證電力系統(tǒng)在瞬時(shí)擾動(dòng)下保持平衡等電網(wǎng)安全性問題，而長持續(xù)時(shí)間儲(chǔ)能一般側(cè)重于實(shí)現(xiàn)峰谷時(shí)期供需匹配等經(jīng)濟(jì)性問題。”
根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預(yù)測，到2050年長時(shí)儲(chǔ)能儲(chǔ)電量將占到全部儲(chǔ)能儲(chǔ)電量的95%，成為提供能量調(diào)節(jié)能力重要手段。
而在王澤深看來，長時(shí)儲(chǔ)能具備多種優(yōu)勢。首先，長時(shí)儲(chǔ)能具備提升新能源消納能力、替代傳統(tǒng)發(fā)電方式的潛力。“目前，‘可再生能源+長時(shí)儲(chǔ)’成為消納可再生能源、替代傳統(tǒng)火電廠的重要解決方案之一。”王澤深說。
其次，長時(shí)儲(chǔ)能可以為電網(wǎng)提供充足的靈活性資源。“高比例風(fēng)光并網(wǎng)后，電力系統(tǒng)瞬時(shí)功率變化更為劇烈，而傳統(tǒng)火電機(jī)組因爬坡約束和機(jī)組啟停限制難以快速并長期跟蹤負(fù)荷需求，電網(wǎng)面臨頻率穩(wěn)定及功率實(shí)時(shí)平衡問題，長時(shí)儲(chǔ)能兼顧儲(chǔ)能系統(tǒng)快速響應(yīng)特點(diǎn)及長期輸出能力有望成為調(diào)頻主力。”王澤深說。
而中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長趙天壽在此次大會(huì)中也同樣指出，在太陽能等可再生能源發(fā)電占比非常低的情況下，可以用火電來應(yīng)對(duì)調(diào)配的需求，但是未來如果光電和風(fēng)電的占比達(dá)到70%以上，這種調(diào)配必須通過長時(shí)儲(chǔ)能來實(shí)現(xiàn)。
全球咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫此前預(yù)計(jì)，長時(shí)儲(chǔ)能的潛在市場空間將從2025年開始大規(guī)模增長。隨著可再生能源占比提升，2025年長時(shí)儲(chǔ)能全球累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到30-40 GW(對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能容量約1TWh)，累計(jì)投資額約500億美元。
2021年7月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期。
液流電池成為熱捧，需提高電池性能，降低初始成本
目前的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線中，有傳統(tǒng)的抽水儲(chǔ)能，也有新型的電化學(xué)儲(chǔ)能如液流電池，另還有壓縮空氣儲(chǔ)能等。而在液流電池中，又可以細(xì)分為鐵鉻液流電池、全釩液流電池、鋰離子液流電池、多硫化鈉溴液流電池等。
在此次大會(huì)中，中國科學(xué)院院士趙天壽也介紹了液流電池的特點(diǎn)。不同于傳統(tǒng)的電池，液流電池的電能儲(chǔ)存在電池外面的電解液罐中，最大的特點(diǎn)是功率和能量在結(jié)構(gòu)上解耦，電池本身內(nèi)部并沒有電解液，能量儲(chǔ)存在電解液罐中。
液流電池結(jié)構(gòu)王澤深則對(duì)澎湃新聞?dòng)浾弑硎荆匀C液流電池為例，全釩液流電池具有其他電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)無法替代的本征安全和長壽命，但目前阻礙其大規(guī)模商用的主要原因是性能單一導(dǎo)致應(yīng)用場景局限，初始成本過高導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性不足。據(jù)光大證券此前介紹，全釩液流電池是一種以金屬釩離子為活性物質(zhì)的液態(tài)氧化還原可再生電池。在對(duì)電池進(jìn)行充、放電時(shí)，正負(fù)極電解液在離子交換膜兩側(cè)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。同時(shí)通過電堆外泵的作用，儲(chǔ)液罐中的電解液不斷送入正極室和負(fù)極室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充放電，電池循環(huán)次數(shù)可達(dá)到20000次以上。
全釩液流電池工作原理Guidehouse Insights在2022年二季度發(fā)布的報(bào)告顯示，2022-2031年釩電池年裝機(jī)量有望保持41%的復(fù)合增長率，預(yù)計(jì)2031年全球釩電池年裝機(jī)量將達(dá)到32.8GWh;其中，2031年亞太地區(qū)(主要為中國)年裝機(jī)量將達(dá)到約14.5GWh，北美地區(qū)將達(dá)5.8GWh，西歐地區(qū)將達(dá)到9.3GWh。
目前，全球全釩液流電池生產(chǎn)企業(yè)主要包括日本的住友電工公司、美國UniEnergy Technologies公司等，我國則有上海電氣儲(chǔ)能科技有限公司、大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司、普能(北京)能源科技有限公司等。
“未來我國全釩液流電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向主要在于提升電池性能以拓展應(yīng)用場景，以及降低系統(tǒng)的初始投資成本。”王澤深說。
王澤深也向澎湃新聞?dòng)浾弑硎荆磥黼S著技術(shù)的進(jìn)步，諸如電池能量密度低、工作溫區(qū)窄、初始成本高等液流電池的產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，會(huì)逐步解決。（澎湃新聞）
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