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2万次以上循环超越锂电,美国长时储能多元技术路线“出鞘”
日期:2024-02-04   [复制链接]
责任编辑:wangxin_yjm 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
随着全球可再生资源占比不断扩大,电网结构正不断变化,长时储能将迎来高速发展阶段。

一方面,风光发电的高出力时刻并不对应用电的高峰时段,需要延长储能系统放电时间;另一方面,高比例清洁能源并网带来的净负荷大幅波动,不仅损坏电网基础设施,带来经济损失,还将造成电网拥堵,使电网收到冲击,造成更大的损失。

光伏为例,光伏一天中大发平均时长约为5小时,如果用电需求全部以光伏电力满足,至少需要配置释能时长19小时以上的储能。尤其是在未来高比例新能源发电接入电网的情况下,对长时储能存在刚需。

何为长时储能,从定义来看,长时储能是指持续放电时间不低于4小时的储能技术;从技术路线来看,包括液流(全钒/铁铬/锌溴等)、压缩空气、铁镍、镍氢等。

市场方面,截止2023年9月,全球已投运长时储能项目的装机容量达1.4GW/8.2GWh,主要包括中国、美国、德国、阿联酋等市场,这些主要国家都占比超过10%以上。

值得一提的是,而美国市场是海外主要的长时储能市场。根据高工产业研究院(GGII)数据,到2030年,美国需要部署6GW-10GW的长时储能项目(>10h)。

不仅如此,美国还通过激励政策支持长时储能的发展,美国能源部(DOE) 将拨款 200 亿美元用于资助长时储能和绿色氢气等技术;IRA法案方面,对于高于5kWh的储能系统,到2026年给予最高30%的投资税收减免。

美国长时储能市场需求:季节性需求突出

过去十年,美国电网增加了约9GW的电池储能系统,在新增的储能系统中,90%以上的储能系统持续时间为4小时或更短,锂离子电池储能系统约占99%。

而2022年美国平均配储时长约为3小时,且美国各州的大储容量差异巨大,主要以加州和德州两大市场为主,占营运中的全国储能容量的72%,对储能放电时长要求更高。

以加州为例,预计到2045年,太阳能将成为加州最主要的可再生能源,占比达75%。为平衡太阳能发电,需要在白天存储8到12个小时的电能,晚间需要最多时需连续放电12小时。

从季节来看,在全球极端天气频发的当下,夏季异常高温、冬季极寒等现象都将加大对长时储能需求。去年夏天,加州异常高温导致了电力负荷不断升高,甚至要求当地居民在下午4点到夜间9点减少用电量,以节省电力减少大面积停电风险。

而目前,加州大部分部署的电池储能系统持续放电时间在4小时以上,未来随着不可控天气因素的不断变化,对储能时长要求更长。

而在冬季的电力需求比夏季更为显著。在美国国家可再生能源实验室发布的《超越4小时锂离子电池储能系统:长时储能系统的挑战与机遇》研究报告中,我们得知美国冬季电力需求峰值期间通常高于4小时。

不仅如此,冬季电力需求峰值往往出现在夜间,太阳能发电无法抵消的,叠加冬季供暖电气化的用电需求,需要长时储能系统提供更多的容量支撑。

美国长时储能技术路线、产品比较:锂电VS全铁、铁镍

从技术路线及相关产品方面来看,美国长时储能产品的选择范围较大,包括锂电、镍氢、全铁液流等。

电池储能系统集成商Fluence的美洲分公司总裁John Zahurancik曾表示:“我们已经看到储能市场向更长的持续时间稳步迁移。持续时间较短的用例往往更容易实现商业化运营,而且通常是优先考虑的因素。”

值得一提的是,Fluence在10月13日发布了其最新一代Gridstack Pro储能系统,在电池选择上提供了括LFP和NMC两个版本,可用于2小时、4小时储能。

对于长时储能技术路线的不同选择,全铁液流公司ESS总裁Craig Evans和首席技术官Julia Song曾表示,虽然锂离子电池将在交通电气化中发挥关键作用,但更持久的电网储能需要不同的电池。

目前,该公司已实现全铁液流储能系统的商业化,其产品主要用于公用事业规模的太阳能项目,使这些太阳能发电厂在夜间仍能提供数小时的电力,实现了长时储能的功能。该公司产品可提供2万次以上的循环,使用时长高达25年。

订单方面,2021年,ESS与SDenergy签署协议,承诺2026年前向其供应2GWh电池系统;2022年,ESS宣布与美国第六大社区所有的非营利电力服务供应商SMUD达成合作,供应200MW/2GWh长时储能方案。

此外,美国初创公司Ener Venue近期宣布成功研发出能用30年的镍氢电池技术,并宣称该技术已被NASA认可,可投入近地轨道及同步地球轨道卫星的电池电源使用。

值得一提的是,该公司在2021年曾获得1.25亿美元融资,目前已累积获得7GWh的储能订单。

从宇宙回到地面,目前Ener Venue镍氢电池主要投入在储能应用中,且可提供长时储能服务,循环寿命超3万次,可用30年。值得一提的是,该公司镍氢产品可承受超高、超低温度,不需要空调或热管理系统,因此电池寿命更长。

原标题:2万次以上循环超越锂电,美国长时储能多元技术路线“出鞘”
 
 
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来源:高工储能
 
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