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裝機規(guī)模增長、技術(shù)裝備提升、應(yīng)用成本下降……近年來，包括抽水蓄能、新型儲能等技術(shù)在內(nèi)的儲能技術(shù)和裝備，為促進新能源的開發(fā)消納、提高電力系統(tǒng)的靈活性，發(fā)揮了積極作用。
圖為湖南通道侗族自治縣的百兆瓦級塘沖儲能電站。李尚引攝(影像中國)
未來，還需通過進一步發(fā)力技術(shù)研發(fā)、健全市場機制、保障安全水平等，循序漸進，推進儲能高效應(yīng)用和高質(zhì)量發(fā)展。
山間峽谷，國網(wǎng)新源安徽桐城抽水蓄能電站加緊施工，超過21億千瓦時的設(shè)計年發(fā)電量，可滿足安徽安慶2個月的全社會用電量;
圖為四川雅江縣雅礱江兩河口混合式抽水蓄能項目。新華社記者薛 晨攝
地下洞穴，百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目在河北張家口并網(wǎng)發(fā)電，項目核心裝備自主化率100%，每年可節(jié)約標準煤4.2萬噸;
張北草原，國家電投鐵鉻液流電池儲能電站試驗正忙，它能將6個小時的光伏發(fā)電全部儲存下來，即便零下40攝氏度也能正常運行，電池使用壽命可達20多年;
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盡管運用了不同技術(shù)、不同裝備，這些“超級充電寶”都能改變電力系統(tǒng)即發(fā)即用的傳統(tǒng)運營方式。新能源大發(fā)或者用電低谷時充電，新能源出力小或者用電高峰時放電，既能平滑不穩(wěn)定的新能源發(fā)電、助力其開發(fā)消納，也能配合常規(guī)火電、核電等電源提供調(diào)峰調(diào)頻等服務(wù)，提高電力系統(tǒng)的靈活性。
當(dāng)前，儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況如何?還面臨哪些挑戰(zhàn)?記者進行了采訪。
裝機規(guī)模增長，技術(shù)裝備提升
一般來說，除抽水蓄能外，以輸出電力為主要形式的儲能被稱為新型儲能。“抽水蓄能響應(yīng)時間在分鐘級，具有技術(shù)成熟、效率高、容量大、壽命長等優(yōu)勢，但受到選址條件要求高、建設(shè)周期長等因素制約。”中國能源研究會儲能專委會主任委員陳海生說。而新型儲能選址靈活、建設(shè)周期短、響應(yīng)速度快，但目前受到成本、成熟度、安全性等因素制約。
不同儲能技術(shù)路線利弊兼有，卻不影響其“百花齊放”。隨著碳達峰、碳中和目標的提出，儲能產(chǎn)業(yè)駛?cè)氚l(fā)展快車道，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，我國已投運的電力儲能項目中抽水蓄能占比達77.6%，新型儲能占比21.4%。在新型儲能中，鋰離子電池裝機比重最大，達93.9%。
裝機規(guī)模顯著增長。中國電力企業(yè)聯(lián)合會提供的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，我國抽水蓄能總裝機規(guī)模達4579萬千瓦，是2012年底的2.2倍以上，規(guī)模位居世界首位。2022年我國投產(chǎn)28臺抽水蓄能機組，合計880萬千瓦。初步預(yù)計，到2023年底，抽水蓄能總裝機規(guī)模將超過5000萬千瓦。
技術(shù)裝備不斷提升。水電水利規(guī)劃設(shè)計總院院長李昇介紹，我國抽水蓄能在壩工、庫盆防滲、高水頭壓力管道、復(fù)雜地下洞室群等方面達到了世界先進或領(lǐng)先水平，機組朝著大容量、高水頭、高轉(zhuǎn)速、可變速方向發(fā)展。國家能源局科技司有關(guān)負責(zé)人表示，目前儲能用鋰離子電池能量密度較10年前提高了一倍以上，全釩液流電池的隔膜、電解液等關(guān)鍵材料已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展迅速，飛輪儲能突破了大容量飛輪及高速電機關(guān)鍵技術(shù)，具有成本低、原材料豐富特點的鈉離子電池也嶄露頭角。
應(yīng)用成本穩(wěn)步下降。隨著儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展和技術(shù)進步，其應(yīng)用成本穩(wěn)步下降。陳海生介紹，過去10年新型儲能成本平均每年下降10%至15%。其中，鋰離子電池、壓縮空氣儲能成本快速下降，逐步向抽水蓄能接近，“目前先進的壓縮空氣儲能項目每千瓦裝機成本為5000至6000元，折算成度電成本為每千瓦時0.25元至0.3元，未來5年有望再降20%至30%。”根據(jù)水電水利規(guī)劃設(shè)計總院發(fā)布的報告，2021年核準抽水蓄能電站平均單位千瓦靜態(tài)總投資為5367元。
應(yīng)用場景多樣，滿足不同需求
白天屋頂光伏發(fā)電，晚上儲能電池吸收低谷電，在用電高峰時“反哺”給廠區(qū)——在江蘇?；履茉垂?，這套光儲一體化系統(tǒng)每年能為廠區(qū)省下不少成本。“無錫的工業(yè)低谷電價每千瓦時只有0.28元左右，而高峰電價每千瓦時為1.15元左右，儲能利用這樣的峰谷價差，每年能為海基新能源節(jié)省五六十萬元電費。”國網(wǎng)無錫供電公司工作人員李向超算了筆賬。
這只是儲能多種應(yīng)用場景之一。通過與電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷等各環(huán)節(jié)融合發(fā)展，儲能有助于提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運行效率。
陳海生介紹，在電源側(cè)，儲能可以提升新能源并網(wǎng)友好性和容量支撐能力，助力高比例可再生能源基地外送，促進沙漠戈壁荒漠大型風(fēng)電光伏基地、大規(guī)模海上風(fēng)電開發(fā)消納，提升常規(guī)電源調(diào)節(jié)能力;
在電網(wǎng)側(cè)，儲能可以提供調(diào)峰、調(diào)頻等多種服務(wù)，提升系統(tǒng)抵御突發(fā)事件和故障后恢復(fù)能力，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，同時還能增強電網(wǎng)薄弱區(qū)域供電保障能力，延緩和替代輸變電設(shè)施投資，提升系統(tǒng)應(yīng)急保障能力;
在用戶側(cè)，儲能可以用于分布式供能系統(tǒng)，提高用能質(zhì)量、降低用能成本，同時通過用戶側(cè)儲能以及充換電設(shè)施、智慧用電設(shè)施等，提升用戶靈活調(diào)節(jié)能力。
中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年，新增投運新型儲能項目中，依舊是電網(wǎng)側(cè)新增裝機規(guī)模最大，占比約47%;此外，電源側(cè)占比45%、用戶側(cè)占比8%。目前來看，我國華北、西北區(qū)域以新能源配儲能為主，華東區(qū)域新能源配儲能、電網(wǎng)側(cè)儲能與用戶側(cè)儲能應(yīng)用分布較為均衡，南方區(qū)域以火電廠配儲能為主。
不同的儲能技術(shù)因其性能特點不同，適用不同的應(yīng)用場景。國網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計研究所副所長黃碧斌分析，抽水蓄能電站選址往往需要找地勢落差較大的地方，但容量效益強、單站規(guī)模大，適宜電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模、系統(tǒng)級應(yīng)用;新型儲能單站體量可大可小，環(huán)境適應(yīng)性強，能夠靈活部署于電源、電網(wǎng)和用戶側(cè)等各類應(yīng)用場景，可以作為抽水蓄能的增量補充。
加快完善機制，保障安全水平
加快推動儲能規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化和市場化發(fā)展，成為能源行業(yè)的共識。
根據(jù)《抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2021》，“十四五”期間抽水蓄能電站的建設(shè)數(shù)量將超過200個，已建和在建規(guī)模將躍升至億千瓦級，預(yù)計到2025年我國抽水蓄能電站裝機容量將達到6200萬千瓦，這相當(dāng)于近3個三峽電站的總裝機容量。新型儲能方面，國家能源局科技司有關(guān)負責(zé)人介紹，預(yù)計到2025年末裝機規(guī)模將達到3000萬千瓦以上，年均增長50%以上，有效支撐清潔低碳、安全高效的能源體系建設(shè)。
盡管市場前景廣闊，但儲能的發(fā)展規(guī)模和質(zhì)量還有很大挖潛空間——
技術(shù)研發(fā)還需發(fā)力。盡管我國在鋰離子電池、壓縮空氣儲能等技術(shù)方面已達到世界領(lǐng)先水平，但鈉離子電池儲能、飛輪儲能等其他新型儲能技術(shù)，尚處于應(yīng)用示范階段或大規(guī)模應(yīng)用起步階段。陳海生認為，儲能技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提高，要在高安全、低成本、高可靠、長壽命等方面取得進步，并且做到核心技術(shù)裝備自主可控。
市場機制有待健全。“新能源+儲能”是新型儲能重要應(yīng)用場景。一名新能源電站負責(zé)人告訴記者，如果電站按照20%比例、2小時時長配備儲能，總體投資增加約20%，內(nèi)部收益率降低約4個百分點，目前來看仍然面臨較大的投資壓力，希望能夠穩(wěn)步推進新型儲能成本合理疏導(dǎo)，鼓勵儲能的多元價值釋放。
“還需要進一步完善市場機制，加快完善儲能電站參與電力市場相關(guān)配套政策及實施細則，保障新型儲能更好地融入電力市場;通過價格信號激勵各類經(jīng)營主體自發(fā)配置儲能資源，引導(dǎo)社會資本參與新型儲能建設(shè);盡快完善新型儲能商業(yè)模式，促進新型儲能、靈活性煤電、抽水蓄能等各類靈活性資源合理競爭。”中國電力企業(yè)聯(lián)合會相關(guān)負責(zé)人建議。
安全水平要有保障?，F(xiàn)有技術(shù)水平下，安全問題是新型儲能規(guī)模化健康穩(wěn)定發(fā)展不容忽視的因素。“儲能模塊、電池柜等方面的安全風(fēng)險評估流程有待規(guī)范，要進一步明確、細化政府和儲能生產(chǎn)者、集成商、項目業(yè)主等產(chǎn)業(yè)鏈條中各主體的安全責(zé)任，加強全過程安全管理。”黃碧斌建議，還要加強儲能產(chǎn)品檢測認證能力建設(shè)，健全電化學(xué)儲能安全標準體系，加快制修訂儲能質(zhì)量和安全相關(guān)標準。
此外，還有專家表示，接下來加快推動儲能發(fā)展，要注意科學(xué)安排發(fā)展規(guī)模、建設(shè)布局和建設(shè)時序，避免“一刀切”按比例配置儲能。針對部分新能源配儲能調(diào)用頻次、利用率低的情況，要加強新型儲能調(diào)度運用，提高已建成新型儲能設(shè)施的利用率。
國家能源局科技司有關(guān)負責(zé)人介紹，“十四五”期間，將持續(xù)堅持創(chuàng)新引領(lǐng)、多元發(fā)展，強調(diào)市場主導(dǎo)、安全高效，鼓勵創(chuàng)新示范、先行先試，積極推動新型儲能技術(shù)創(chuàng)新。同時，結(jié)合新型電力系統(tǒng)的實際需求，以提高終端用戶用電可靠性、提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和技術(shù)經(jīng)濟性為導(dǎo)向，因地制宜，循序漸進，推進儲能高效應(yīng)用和高質(zhì)量發(fā)展。(記者丁怡婷)
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