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中国电力工程顾问集团有限公司高级工程师梅程烨:新型储能技术发展现状与趋势
日期:2023-07-28   [复制链接]
责任编辑:sy_huamengqi 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
近日,中国电力工程顾问集团有限公司高级工程师梅程烨就“新型储能技术发展现状与趋势”进行演讲。

梅程烨:我今天的题目是新型储能技术发展现状与趋势,今天我发现来的大多数嘉宾都是电化学的,我稍微有一点不一样。

我的演讲分3个章节,第一个我们先稍微聊一下新型储能技术发展的概况,第二个对新型储能技术进行一下盘点,最后进行新型储能技术做趋势的展望。

第一部分这里就不做赘述了,我们说新型储能技术是电力系统战略的重要技术环节,我们过去还是以火电为主,高度依赖于能源进口,面向未来电力发展的战略方向是构建以新能源为主体的新型能源系统,我们说储能技术涵盖的种类比较多,我们现在把抽水蓄能技术放在了新型储能技术之外,除了抽水蓄能之外所有的技术都是新型储能技术,新型储能技术当中以电化学储能技术和显热储热技术最为成熟,已经实现了大规模的应用,其他的除了特殊应用场景以外基本上停在示范应用阶段。

储能市场的技术路线多样百家争鸣,我们说抽水蓄能技术还是储能行业的主力军,电化学储能技术增长迅猛,根据能源局统计2022年底全国投运的870万千瓦,平均储能时长2.1小时,比2021年增长110%以上,未来随着国家加大政策扶持力度,各方加大科研投入,新型储能技术的格局会变化。

我们可以关注一下《“十四五”新型储能发展实施方案》中的技术试点示范应用清单,清单中包括百兆瓦级的新型储能技术、钠离子电池、固态电池技术、锂离子电池高安全规模化发展、液流电池、飞轮储能等等,多元储能的组合的应用是未来整个储能行业发展的趋势。

我们再看一下政策框架层面,2021年7月国家发改委发布的《关于加快推动新型储能技术发展的指导意见》和《十四五新型储能技术发展实施方案》是我们国家整个储能的政策的纲领性文件。随后,涉及新能源配储、储能电站充电成本等问题的相关政策一同形成了整个储能行业发展的政策框架。我们对各地区的储能行业的政策也有所统计,2023年上半年分地区的储能行业相关政策我们看到,广东和浙江政策频度最高,对储能投入了很高的关注度,从实践层面看,地方政府的高度关注也推动了区域储能行业的快速发展,目前广东和浙江两个省份是用户侧储能大规模发展的区域。从政策的类型看,发展规划,发展规模是目前主要的政策的涵盖内容,如果按照技术路线分,我们关注一点,现在氢能的相关政策已经加速赶上,未来氢能很有可能从政策上诞生破局点。

接下来分享一下新型储能技术发展现状,电化学大家这里都是专家了,2017年到2022年整个的电化学的储能发展呈现的是一个指数级的增长。根据我们的统计,2023年的电化学完成100%应该是确定性的,唯一存在的亮点就看今年能不能突破到200%的增长速度,各种电化学技术里磷酸铁锂是主力军。

今年电化学技术里面的两大趋势,第一个首先是6月份左右各大电芯厂家推出了300Ah以上的电芯,还有一点我们关注全球首个全浸没式液冷储能,我们先不说技术性能怎么样,我们结合两种特点得出我们认为未来储能发展的方向,就是高性能和高安全性。我们认为有4个重要的发展方向:首先是材料优化,其次是多元技术,然后是控制技术,最后是安全技术。我们是中国电力工程顾问集团,我们看待这个技术的时候是从电力系统的安全层面考虑,假如说电化学储能从安全技术上有所突破,迎接电化学的应该是增量的市场,可以突破现有的应用场景,大家不再是在一个很单一的应用场景里面去做一些市场竞争。

我简单讲一下压缩空气储能,压缩空气储能其实有一个特点,压储的产业链和我们现在的火力发电的产业链有相似之处,压缩空气储能从产业链上也能帮助火力发电实现产能上的消化。随着新能源比例不断的提升和电力交易市场的逐步健全完善,我们相信大容量长时的储能技术,比如说压缩空气储能,一定会迎来比较大的发展,目前压缩空气储能电站的推广,主要是需要发挥容量、效率和成本的技术特点,我们相信会有更广阔的场景,现在已经有江苏金坛、张家口百兆瓦的空气压缩储能投产,已经进入前期准备阶段的项目已经非常多了。

接下来谈一下和火电融合比较高的热储,显热已经大规模化,潜热正在示范应用阶段,热化学反应储热还是在试验阶段没有成熟。热储能技术是一个非常需要高度拟合应用场景的储热技术,主要是电源侧配储、用户侧多能互补、火电灵活性改造等。第一个是电源侧配储,在电源侧配储这里不做强调了,光热项目里热储能已经基本形成了主流配置。第二个是在用户侧多能互补上,结合工业园区这些内部有燃气、电、热多种能源需求的场景,实现多种子系统之间的耦合,这个是热储能未来的方向。第三个是火电灵活性改造,我们国家是火电机组保有量非常高的,将热储技术和火电进行结合,实现热电解耦延寿是热储能技术的一个重要应用场景。

所有储能技术中不得不提到氢能,氢的属性决定了氢储能是未来关键的长时储能技术,是跨季节性的技术,氢能的战略地位和经济合理性主要来自于实现可再生能源转型当中的大规模、长周期终端利用。我们认为目前的氢能发展有4个确定性和2个不确定性。确定性是从能源使用的技术角度考虑,不确定性是从时间和空间角度考虑。

对确定性来说,可再生能源电解水制氢是确定性,可再生能源电解水制氢契合了碳中和碳达峰的目标,未来一定是主流的方式。第二个确定性是分布式制氢利用的模式,这一点其实是结合了氢能目前储存和运输的技术还没有完全成熟的情况,配合风光新能源发电的波动性,所以产生了分布式制氢利用的应用场景,我们说分布式的制氢和利用的模式在未来可以占据一定的市场份额。第三个确定性是重卡氢燃料电池汽车,在重卡汽车上,氢的能量密度优势可以发挥得淋漓尽致,重卡的应用场景又是点到点之间路线非常固定的、方便管理的商业模式,也能方便氢能基础设施规划,规避安全隐患,帮助实现最小的安全隐患。第四点氢基液体燃料的发展,转化成氨、甲醇,有效解决安全顾虑和氢运输成本高的问题。至于两个不确定性,简单来说是在什么时间和在什么地方,就是在什么时间氢能实现爆发和在哪个区域哪个行业实现爆发,这个是目前大家都在期盼得到回答的问题。

氢能产业链和关键分支,黑框里是目前我们国家主要的氢能产业流程,是以化石能源制氢,用长管拖车运到加氢站,面向未来我们认为一定是以电解水制氢为主,通过气态、液态固态化合物,由管道运输等等方式实现外来运氢和制氢的协调,从化工、汽车燃料等拓展到电力可再生能源的消纳。

目前氢能迎来了几个机遇。第一个是新能源规模化帮助电氢发展的机遇,在新能源占比比较高的省份,电能量价格低于5分每度电的时间每年要超过1000小时,可再生能源制氢的成本降低是氢能发展的重大机遇,根据交大行业研究院的测算,电价在1毛钱的时候碱性电解槽的制氢成本已经可以低于煤炭制氢,如果后续能有效解决储氢、运氢的问题,我们认为,可再生能源制氢已经具备了一定的市场竞争力。

还有一点是说各方主动变革意愿更加强烈,截至目前全国范围内布局的氢能项目超过200个,其中参与者不乏大型央企,2023年1-3月已经开建的大项目已经新增1066MW电解槽需求,对应1000标方的电解槽超过200套。

最后一点是在这个月的月初,广东、河北已经出台了对于氢危化品方案管调整的政策。我们知道氢一直是作为危化品社会管理,这限制了氢能目前的发展,我们相信未来社会层面会实现一定程度的松绑,政策全面落实到位的时候,氢能一定会迎来新一轮的爆发。

我们对各种技术进行一下综合,我们认为多能互补源网荷储一体化、综合能源服务、储能聚合是未来储能发展的三个重要应用场景。对于源网荷储一体化和多能互补而言,要充分利用储能装置的削峰填谷性能,增强整个系统的灵活性。综合能源服务基于整个社会的多样化的需求,综合投入资源,集成采用能源信息通信等管理手段,提供这种个性化差异化的服务。储能聚合方面,虽然实践规较少,规模化没有形成,但是随着政策激励的完善,商业模式的创新,我们相信会有进一步的发展。

最后我们说一下发展趋势与展望,储能行业的发展应该针对不同的储能技术确定发展路径,电化学应追求更大容量、更安全地运行和更长的寿命,重点关注的是多种技术的组合。压缩空气储能除了优质的储气库资源和增效降本之外,更大容量和更为灵活的方案也是取得市场主动权的技术关键。在各示范项目投运后,还可结合运行数据开发更为高效准确的控制、仿真系统。氢储能是从消纳、安全、降本入手,与新型电力系统高度吻合,实现大规模,长周期,跨季节的运行,综合考虑复合为主取得更好场景的收益。

我们说整个储能行业的发展逻辑遵循从需求到机会、机会到技术、技术到规模的发展方向,新能源的大规模发展为储能行业带来了机遇,这个机遇孕育了现在这个行业的蓬勃发展。但是从需求上来看,未来仍然有很大规模的需求量。从技术趋势看,长时储能中,氢能为代表的10小时以上的储能技术攻关是未来的重要方向,对电化学来说也有一个课题是怎么样和这些长时储能做配合,更好地服务于电力系统,不仅仅满足于目前2小时的削峰填谷,是我们作为电化学努力的方向。

成本趋势上,我们认为技术成熟是降本的一个时间标志,只有真正技术成熟的时候才有资格说储能技术已经具备成本降低的条件。

这里重点关注一下2023年6月国家能源局发布的《新型电力系统发展蓝皮书》提出的发展方向,蓝皮书是国家能源局联合11个研究机构,包括电力规划设计总院、水规院、国家电网等等,这个蓝皮书里把我们现在到2060年的整个电力系统的发展划分为3个阶段,第一个阶段是目前到2030年的加速转型期,第二个是2030—2045年的总体形成期,第三个是2045—2060年的巩固完善期,三个阶段对储能以及各类型电力系统技术均提出了不同的要求。在加速转型期,对储能的要求是:多应用场景,多技术路线规模发展,满足系统日内平衡的需求,压缩空气储能,电化学储能,热储为主的多种新兴储能技术并存,依托新能源+储能电站的方式,满足系统日内调节需求。

到2045年总体形成期,目标规模化长时储能技术取得突破,满足日以上时间尺度的调节需求。2045—2060年的巩固完善期,阶段目标是覆盖全周期的多类型储能协同运作,电力系统实现动态平衡,储电、储热、储氢有机结合,重点发展基于液氢,液氨的化学储能,在不同的时间和空间尺度上满足大规模可再生能源调节和存储需求。

最后是我们针对目前的行业现状提出行业发展的六大建议:

1、兼收并蓄全面开花。从全行业的尺度来看,各种储能技术路线兼收并蓄、全面开花是大势所趋。

2、政策支撑示范先行。储能盈利水平与电力市场和政策环境密切相关,所以以政策红利为抓手,把握基于新技术的示范工程资源,是促进储能技术发展的必然路径。

3、安全可靠增效降本。安全可靠和增效降本始终是储能技术发展和应用的关键因素,值得关注。

4、波动匹配赋能绿电。可再生能源的波动性问题对储能设施运行提出了较高要求,是各技术路线都面临的研究重点。

5、广义储能灵活运用。基于广义储能理论,对储能系统中各能量形式进行灵活应用的思路在今后的设计方案中宜被优先考虑。

6、深度耦合同树结果。单一技术路线无法满足要求的情况愈加常见,所以复合储能技术是在面对特殊应用场景需求时较有前景的应用思路。

原标题:中国电力工程顾问集团有限公司高级工程师梅程烨:新型储能技术发展现状与趋势
 
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来源:中国储能网
 
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