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近十年來，我國新能源發(fā)電規(guī)模持續(xù)快速增長。但隨著風光發(fā)電規(guī)模的持續(xù)增長，其間歇性、波動性對電網(wǎng)的安全影響將越來越大，急需長時儲能發(fā)揮穩(wěn)定調(diào)節(jié)作用。日前，有業(yè)內(nèi)專家表示，碳中和目標下，新型電力系統(tǒng)需要大規(guī)模、高安全的長時儲能技術(shù)，電化學、化學、熔鹽等長時儲能技術(shù)或?qū)⒊蔀槲磥硇滦蛢δ芗夹g(shù)的重要發(fā)展方向。然而，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展還存在一系列問題，需各方協(xié)力解決。
風光發(fā)電規(guī)模激增長時儲能需求巨大
國家能源局公布的數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，我國風光發(fā)電裝機容量達到10.5億千瓦，新增裝機2.92億千瓦；預計到2024年底，風光發(fā)電總裝機容量有望突破“雙碳”戰(zhàn)略確定的2030年發(fā)展目標，達到12億千瓦。
在風光發(fā)電裝機規(guī)模爆發(fā)式增長的同時，其天氣依賴性、季節(jié)間歇性和波動性帶來的發(fā)展問題也越來越嚴重，尤其是產(chǎn)出電能的接網(wǎng)、消納。部分裝機比例高的地區(qū)，正面臨著備案難、消納容量告急等問題，并網(wǎng)難以推進。2023年下半年，國家能源局摸排的6個省份中，除浙江外，山東、黑龍江、河南、廣東、福建均出現(xiàn)了部分區(qū)域電網(wǎng)容量不足的問題。此外，河北、內(nèi)蒙古、湖北、遼寧、廣西、江西等地也出現(xiàn)了配電網(wǎng)容量飽和或預警的問題。
中國科學院院士、南方科技大學碳中和能源研究院院長趙天壽指出，實現(xiàn)碳中和，能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比要從84%降低到10%以下，太陽能和風能占比要從4%提高到60%，對應的風光發(fā)電裝機規(guī)模將相應達到50億千瓦。
“按照20%至50%的配儲策略，長時儲能裝機容量將達到10億至25億千瓦，這個量大大超過了目前的煤電裝機總量?？梢哉f，碳中和時代對長時儲能的需求非常大。”趙天壽說。
電池設(shè)備“內(nèi)卷”加劇 電化學儲能亟待技術(shù)突破
中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會認為，短時間內(nèi)磷酸鐵鋰電池在儲能技術(shù)中主導地位仍無可動搖。該協(xié)會發(fā)布的《2024中國新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，預計2025年全球鋰離子電池儲能累計裝機量將超過300吉瓦，中國鋰離子電池儲能累計裝機量將達65~70吉瓦；預計到2030年，全球鋰離子電池儲能累計裝機量將超過730吉瓦，中國鋰離子電池儲能累計裝機量將達160吉瓦。
在電化學儲能規(guī)模不斷增長的同時，電池等儲能設(shè)備的同質(zhì)化競爭和“價格戰(zhàn)”也日趨激烈。據(jù)上海有色網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2023年12月底，國內(nèi)方形523三元電芯和方形磷酸鐵鋰電芯價格較2023年初分別環(huán)比下跌55%和56%，整體價格腰斬。
業(yè)內(nèi)投資機構(gòu)人士認為，電化學儲能價格的走低是由兩方面的原因造成的。一方面，隨著行業(yè)的快速發(fā)展和規(guī)模的不斷增長，企業(yè)面臨著自身降本的需求；另一方面，則是“內(nèi)卷”下的低價競爭。這種競爭不僅讓企業(yè)的利潤空間被大幅壓縮，也讓整個行業(yè)陷入了惡性循環(huán)。尋求技術(shù)突破將是推動行業(yè)發(fā)展的核心動力，特別是要通過技術(shù)突破解決電化學儲能行業(yè)主要面臨的成本、壽命、安全等痛點、難點問題，才能促進儲能行業(yè)的商業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展。
趙天壽表示，目前的電化學儲能技術(shù)存在局限性，尚無法滿足所在領(lǐng)域的需求。鋰電池一方面受鋰礦儲量和供應鏈的影響，資源安全風險大；另一方面，配套電網(wǎng)級的大型鋰電池儲能電站安全隱患高。以韓國為例，僅2017年到2022年1月，已有34個儲能電站發(fā)生火災，造成直接經(jīng)濟損失高達466億韓元。而更安全、更適合規(guī)?；囊毫麟姵卮笠?guī)模應用目前仍處于發(fā)展階段，成本較高。
“我們希望未來通過構(gòu)建熱—電化學耦合理論，能夠提出隔膜、電極至整個電堆的理性設(shè)計方法，將液流電池電堆樣機電流密度提升到400毫安/平方厘米以上，或?qū)崿F(xiàn)電解液利用率超過80%，突破液流電池產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)瓶頸。”趙天壽說。
產(chǎn)業(yè)布局百花齊放多線發(fā)展還需政策支持
目前，長時儲能產(chǎn)業(yè)布局呈現(xiàn)“百花齊放”的態(tài)勢，國家能源局已在2020年和2023年先后批準了總計64個新型儲能項目示范，其中包括鋰離子電池儲能、壓縮空氣儲能、液流電池儲能、二氧化碳儲能等多條新型長時儲能技術(shù)路線。但在業(yè)內(nèi)專家看來，新型長時儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在諸多障礙，需要加快相關(guān)標準的制修訂并出臺合理的產(chǎn)業(yè)政策，推動長時儲能的多線發(fā)展。
“在產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展背后仍然存在如下問題：新能源配置儲能利用率較低、產(chǎn)能過剩跡象明顯、商業(yè)模式仍需健全、價格疏導機制有待完善、技術(shù)成熟度亟待提升、對新型電力系統(tǒng)的支撐能力仍需加強，這些問題仍制約著新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要政府、產(chǎn)業(yè)各方共同努力和逐步解決。”中國能源建設(shè)集團科技信息裝備事業(yè)部總經(jīng)理裴愛國說。
浙江大學兼職教授、國家能源局科技司原副司長劉亞芳指出，目前儲能主要作為靈活性調(diào)節(jié)資源應用于微電網(wǎng)，或通過電力調(diào)度服務電力系統(tǒng)獲得收益。國家應出臺相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，遵循“同工同酬”及“按效果付費”的公平原則，允許為電力系統(tǒng)提供服務的新型儲能享受與抽水蓄能、煤電等相同的價格政策。同時，保持各地峰谷分時電價的適度穩(wěn)定，以減少工商業(yè)和戶用儲能設(shè)施投資回報的不確定性風險。此外，還需加強電力市場、調(diào)度運行機制及新型儲能設(shè)施并網(wǎng)規(guī)范的建設(shè)與完善，并在保障新型儲能項目投資合理回報的基礎(chǔ)上，加快相關(guān)標準的制修訂及評估監(jiān)管工作。
“推進長時儲能發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)換以及靈活性非常重要。企業(yè)需要更好地理解，為不同電力系統(tǒng)提供服務能帶來怎樣的價值。這樣，投資才能真正創(chuàng)造價值，市場才能更好地進行調(diào)控調(diào)配。”長時儲能委員會首席執(zhí)行官Julia Sounder強調(diào)，推進長時儲能發(fā)展，行業(yè)需要制定不同的支持政策，需要有更多的市場長效信號和機制，也需要有更好的收入機制，比如技術(shù)支持政策、全天候定價措施等。
據(jù)了解，目前，歐洲、美國、澳大利亞、智利都已經(jīng)有相關(guān)的撥款和刺激措施，例如去年7月，美國能源部(DOE)與美國能源部技術(shù)轉(zhuǎn)型辦公室(OTT)、愛迪生電力研究所的能源轉(zhuǎn)型研究所和美國電科院(EPRI)及長時儲能委員會(LDES)五方共同簽訂的長時儲能合作協(xié)議。協(xié)議包含未來美國長時儲能的三大方向和四大規(guī)劃，其政策的2個最終目標分別為到2030年長時儲能可滿足美國國內(nèi)市場需求，以及十年內(nèi)電網(wǎng)規(guī)模的儲能系統(tǒng)成本下降90%、持續(xù)時間提高至10小時以上。
