第七屆虹橋國(guó)際經(jīng)濟(jì)論壇“新型儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)未來(lái)能源變革”分論壇11月5日在國(guó)家會(huì)展中心（上海）舉行。國(guó)家能源局黨組成員、副局長(zhǎng)任京東在致辭中指出，新能源大規(guī)模發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，迫切需要加速發(fā)展以新型儲(chǔ)能為代表的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
圍繞新型儲(chǔ)能技術(shù)、業(yè)態(tài)和前景，與會(huì)業(yè)內(nèi)專家積極建言獻(xiàn)策。多名專家表示，新型儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵支撐，將催生能源新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，已成為世界各國(guó)搶占能源戰(zhàn)略和裝備制造業(yè)新高地的重要領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)新型儲(chǔ)能行業(yè)在技術(shù)裝備研發(fā)、示范項(xiàng)目建設(shè)、商業(yè)模式探索、政策體系構(gòu)建等方面取得了顯著進(jìn)展，同時(shí)也在技術(shù)成熟度、盈利模式、產(chǎn)能利用率方面存在瓶頸。
從“源隨荷動(dòng)”邁向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”
新型儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、建設(shè)新型能源體系的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備。國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、華北電力大學(xué)校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任牛東曉表示，新型電力系統(tǒng)有兩大核心特征，一是增強(qiáng)了對(duì)新能源的吸納能力，使得更高比例的新能源得以并入電網(wǎng)；二是系統(tǒng)引入了儲(chǔ)能技術(shù)，這不僅為電力系統(tǒng)帶來(lái)了新的元素，還實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、輸電、用電和儲(chǔ)電（即“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”）的精細(xì)化協(xié)同運(yùn)行。儲(chǔ)能技術(shù)已成為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。
“新型儲(chǔ)能技術(shù)指的是除了抽水蓄能之外的儲(chǔ)能方式，這些技術(shù)包括但不限于：電化學(xué)儲(chǔ)能（鉛酸電池、鋰電池和液流電池等）、機(jī)械儲(chǔ)能（壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等）、化學(xué)儲(chǔ)能（例如氫儲(chǔ)能）、熱（冷）儲(chǔ)能技術(shù)等。”牛東曉表示，“電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)的主要目的是維持電網(wǎng)的頻率和電壓穩(wěn)定，確保電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。新能源雖然具有環(huán)保和可再生的優(yōu)勢(shì)，但其輸出的不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定構(gòu)成挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能技術(shù)提供了一種有效的應(yīng)對(duì)策略，通過(guò)在電力需求低時(shí)儲(chǔ)存能量，在需求高峰時(shí)釋放能量，從而平衡電網(wǎng)負(fù)荷。”
“此外，儲(chǔ)能技術(shù)還能參與電力市場(chǎng)交易，利用電價(jià)波動(dòng)進(jìn)行套利。”牛東曉進(jìn)一步表示，在電價(jià)較低時(shí)儲(chǔ)存電力，在電價(jià)較高時(shí)出售電力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，這是一種基于市場(chǎng)機(jī)制的經(jīng)濟(jì)行為。
近年來(lái)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式正在經(jīng)歷從“源隨荷動(dòng)”向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”多元互動(dòng)的轉(zhuǎn)變。據(jù)牛東曉介紹，在以往的幾十年中，電力系統(tǒng)主要遵循“源隨荷動(dòng)”的原則，即根據(jù)用電需求來(lái)規(guī)劃和指導(dǎo)發(fā)電廠的發(fā)電與輸電活動(dòng)。在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”模式下，電力系統(tǒng)通過(guò)精細(xì)化控制電力負(fù)荷和儲(chǔ)能設(shè)施，能夠更有效地抑制電網(wǎng)中的頻率和電壓波動(dòng)，從而增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這種模式的實(shí)施，不僅提高了電力系統(tǒng)的互動(dòng)效果和運(yùn)行效率，還有助于降低運(yùn)營(yíng)成本，并提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。
中國(guó)工程院院士、上海交通大學(xué)碳中和發(fā)展研究院院長(zhǎng)黃震表示，能源供給側(cè)轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)是電力脫碳，包括風(fēng)電、光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源，從補(bǔ)充能源走向主體能源。加之配以CCUS（碳捕集、利用與封存）的火電及核電作為保障性、調(diào)節(jié)性電源，共同構(gòu)成零碳電力系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)需求側(cè)的再電氣化和間接電氣化，實(shí)現(xiàn)綠電替代、綠色燃料替代和綠色原料替代。
“能源綠色轉(zhuǎn)型將引發(fā)數(shù)百萬(wàn)億投資與產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，一大批新技術(shù)、新行業(yè)、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式行將誕生。”黃震說(shuō)。
發(fā)展長(zhǎng)時(shí)、高安全性的新型儲(chǔ)能技術(shù)
實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，離不開(kāi)新型儲(chǔ)能。中國(guó)科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)趙天壽表示，中國(guó)目前的能源結(jié)構(gòu)以化石能源為主，其中太陽(yáng)能和風(fēng)能的占比相對(duì)較小，僅為5%。為了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，計(jì)劃將太陽(yáng)能和風(fēng)能的占比提高至60%以上，使其成為能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)力量。能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)程未能達(dá)到預(yù)期，主要受到新能源不可控性的影響。為了擴(kuò)大新能源的利用規(guī)模，需要發(fā)展長(zhǎng)時(shí)、高安全性的儲(chǔ)能技術(shù)。
“在提升太陽(yáng)能和風(fēng)能的利用規(guī)模方面，面臨的挑戰(zhàn)是如何克服這兩種能源的不穩(wěn)定性。”趙天壽表示，儲(chǔ)能技術(shù)能夠平滑這些能源的波動(dòng)，提高它們的實(shí)際利用效率。儲(chǔ)能技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色，它在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)都能發(fā)揮重要作用。
趙天壽表示，在發(fā)電側(cè)，當(dāng)前政策要求可再生能源項(xiàng)目配置2—4小時(shí)的儲(chǔ)能。隨著太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電比例的增加，為了避免供電中斷，所需的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)需要覆蓋這些能源的間歇性。在電網(wǎng)側(cè)，中國(guó)已經(jīng)建立了多條用于輸送風(fēng)電和太陽(yáng)能電力的跨區(qū)域電網(wǎng)，但由于發(fā)電側(cè)功率波動(dòng)和供需不匹配，這些電網(wǎng)在低谷時(shí)段的輸電功率通常超過(guò)6小時(shí)，因此需要儲(chǔ)能技術(shù)能夠覆蓋這些時(shí)段，以實(shí)現(xiàn)削峰填谷，提高電網(wǎng)的利用率和輸電能力。
趙天壽認(rèn)為，大型儲(chǔ)能技術(shù)有三大基本要求：首先是安全性和可靠性；其次是經(jīng)濟(jì)可行性，只有成本效益高的儲(chǔ)能技術(shù)才能被廣泛接受；第三是材料和安裝不受過(guò)多自然條件限制，以便于大規(guī)模應(yīng)用。
數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)主要以抽水蓄能和鋰電儲(chǔ)能為主，市場(chǎng)占有率超過(guò)98%。去年，以鋰電為主的新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到31.4GW，同比增長(zhǎng)260%。然而，儲(chǔ)能設(shè)備的利用率僅為9%。“這主要是由于現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)尚未完全成熟，面臨安全挑戰(zhàn)和地域限制，尤其是缺乏長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決方案。”趙天壽說(shuō)。
趙天壽表示，液流電池作為一種新型儲(chǔ)能技術(shù)，具有安全性高、擴(kuò)容方便和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，被視為有前景的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。從全生命周期成本來(lái)看，液流電池的度電成本有望與鋰電池和抽水蓄能相媲美甚至更低，預(yù)計(jì)未來(lái)其裝機(jī)規(guī)模將與鋰電池和抽水蓄能相當(dāng)。
2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、紐約州立賓漢姆頓大學(xué)教授斯坦利*惠廷厄姆在主旨演講中表示，鋰電池系統(tǒng)未來(lái)5到10年將依舊在市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位。短期內(nèi)不太可能有其他產(chǎn)品或系統(tǒng)能夠取代鋰電池，因?yàn)殇囯姵禺a(chǎn)量以億計(jì)，而且價(jià)格已經(jīng)非常低，其他任何電池系統(tǒng)都很難與之競(jìng)爭(zhēng)。
“無(wú)論在中國(guó)還是世界范圍內(nèi)，大家都對(duì)鈉基電池很感興趣，但個(gè)人認(rèn)為其市場(chǎng)非常有限。”惠廷厄姆認(rèn)為，鈉基電池的能量密度只有鋰電池的一半，需要更高的系統(tǒng)平衡成本以及與安全相關(guān)的顧慮。另外，燃料電池將發(fā)揮重要作用，特別是在重型運(yùn)輸場(chǎng)景中。大型重卡行駛距離長(zhǎng)，當(dāng)前電池難以滿足續(xù)航需求，更可能需要?dú)淙剂想姵亍?br />
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