编者按:在化学储能大势所趋的情形下,有媒体甚至发出“风电配储,有多难?”之问。对此,来自广东煤基碳材料研究院的专家表示,政策利好、技术进步和市场驱动,可破解包括风电在内的新能源化学储能困局。
国家相关部门发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》(以下简称指导意见)后,化学储能成为业界关注的热点。
近期有多家媒体就此议题刊发报道,对于新能源化学储能问题展开讨论,尤其是大型风电和地面光伏电站新增储能问题,业界内外表达了诸多不同看法。对此,来自广东煤基碳材料研究院的专家指出,化学储能成为未来解决能源问题的一种可靠途径,是毋庸置疑的。该专家分析指出,政策利好、技术进步和市场驱动三箭齐发,可破解包括风电在内的新能源化学储能困局。
早在国家出台指导意见之前,已经有多地政府意识到支持化学储能对可再生能源的推动作用,纷纷出台相关政策给予支持。据介绍,“十四五”开端,山西、宁夏、青海、内蒙古、贵州、河南等多个省份发布新能源配置储能方案,光伏+储能也将成为未来光伏电站开发的主流模式。该专家指出,随着光伏、风电在整个电力系统中渗透率不断提高,新能源如何适配电网成为重中之重。其中,储能的重要性不言而喻。山西省大同市人民政府发布《大同市关于支持和推动储能产业高质量发展的实施意见》,其中指出,“十四五”期间,大同市增量新能源项目全部配置储能设施,配置比例不低于5%;存量新能源项目鼓励企业分期适量配置,优先对微电网、增量配电、独立园区等具备条件的用户配置。宁夏自治区发改委《关于加快促进自治区储能健康有序发展的指导意见(征求意见稿)》明确指出要在新能源富集的宁东、吴忠、中卫地区先行开展储能设施建设。建设“新能源+储能”示范应用项目,并在全区推广应用;“十四五”期间,新能源项目储能配置比例不低于10%、连续储能时长2小时以上。原则上新增项目储能设施与新能源项目同步投运,存量项目在2021年底前完成储能设施投运。从2021年起,对于达到以上要求的新增新能源企业,在同等条件下优先获得风光资源开发权。青海省发布《关于印发支持储能产业发展若干措施(试行)的通知》,试行稿明确要积极推进储能和可再生能源协同发展,实行“新能源+储能”一体化开发模式。新建新能源项目配置储能设备比例不低于10%、储能时长2小时以上。并对储能配比高、时间长的一体化项目给予优先支持。实行“水电+新能源+储能”协同发展模式,新建、新投运水电站同步配置新能源和储能系统,使新增水电与新能源、储能容量配比达到1:2:0.2,实现就地平衡。此外,试行稿明确,对"新能源+储能”、"水电+新能源 + 储能”项目中自发自储设施所发售的省内电网电量,给予每千瓦时0.10元运营补贴,经省工业和信息化厅认定使用本省产储能电池60%以上的项目,再增加每千瓦时0.05元补贴,补贴对象为2021、2022年投产的电化学储能项目,补贴时限暂定为2021年1月1日至 2022年12月31日。内蒙、山东、陕西、河南、湖南、贵州等地也出台相关政策,或给予补贴,或提供资源,或要求电网优先采购。
来自广东煤基碳材料研究院的专家介绍说,化学电源领域的技术不断进步,在大幅度提高化学储能的性能的同时,也在不断降低其成本。近年来,以碳作为铅酸电池活性物质载体可大大提高其比能量和比功率。这种电池的原型——铅碳超级电池,其结构相当于将一个双电层电容器与传统的铅酸电池并联使用,使铅碳电池兼具了传统铅酸电池的高能量和电容器的高比功率。由于碳能够起缓冲器的作用,与铅负极分担充/放电电流,特别是在高倍率电流充/放电时,复合负极板中的碳首先快速响应,能够减缓大电流对铅负极板的冲击,显著提高了电池的使用寿命。锂离子电池具有输出电压高、比能量高、比功率高、充放电效率高、循环寿命长、自放电小、环境友好等诸多优点,但是应用于大容量储电仍然面临电池的安全性和成本问题。有了各种安全性的电极材料、电池内外安全保护措施以及合理安全的电池结构设计,锂离子电池的安全性问题将大大改善。同时,随着材料制备技术的发展和电池制备工艺的改进,锂离子电池成本也有望进一步降低,这将促使锂离子电池逐步向大功率系统如电动汽车和大规模储能电池等领域扩展,可能成为储能领域的领先者。我国虽然还没有建成钠硫储能电站,但在日本,有多达30个钠硫电池储能电站用于电网调峰,总功率达到20MW。钠硫电池最大的问题是需要在290℃以上的温度工作,对电极材料的稳定性提出了更高的要求,尤其是陶瓷隔膜和硫电极的抗腐蚀性能有待进一步提高,同时钠硫电池的高成本也是制约其发展的重要因素。但是随着材料技术的发展以及材料成本和制作成本的优化,钠硫电池必将在储能领域占据重要的一席之地。液流电池是一种大规模高效电化学储能电池。由于具有单独的活性物质储液罐,液流电池的输出功率和容量相对独立,系统设计灵活,能量效率高,可深度放电而不损坏电池,自放电低,使用寿命长,设备维护和改造简单,不受地域限制,成本低廉,安全环保,在智能电网领域发挥着重要的作用。目前研究和应用最广泛的是全钒液流电池。全钒液流电池作为液流电池的代表,由于具有启动快、成本低、可靠性好、操作维护费用低、使用灵活等特点,已广泛应用于储能电站、电网调峰等领域。
业界有诸多专家认为,建立健全的储能价格机制以及有效的“新能源+储能”项目激励机制将成为未来破局关键。指导意见提出到 2025 年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,其中“建立电网侧独立储能电站容量电价机制、研究探索将电网替代性储能设施成本收益纳入输配电价回收”的表述是振奋市场的强心剂。有专业机构发布相关研究报告指出,在全球多数市场中,风电配储项目的经济性都表现不佳,只有少数市场中存在可行的“风电储能”商业模式。如果风储项目仅用于单个应用场景,则经济效益偏低;若项目能投入多个应用场景,经济效益会大大改善。有专家更指出,推行新的分时电价机制,有助于提高可再生电力资源利用效率,加快推进能源系统转型升级。同时,也将新型储能发展创造更大的空间。来自广东煤基碳材料研究院的专家强调,以风光为代表的可再生能源比例越来越大,发电出力曲线也会因此变化。执行分时电价机制,就是将需求侧的灵活性资源与供应侧的波动性曲线相匹配,这有利于建立新型电力系统和新型电力市场,助推化学储能突飞猛进。
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内容来源:碳氢科技、人民网、人民日报海外网、中国能源报、新能源网、华创新风
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