儲能發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

碳中和是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體。如今，全球碳中和的共識已經(jīng)非常統(tǒng)一，各國將實現(xiàn)碳中和目標(biāo)基本認(rèn)同在2050年前后。從整體來看，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同，能源行業(yè)減碳是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵路徑。

根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預(yù)測，2025年全球風(fēng)電+光伏發(fā)電量占比20%，到2050年風(fēng)電+光伏發(fā)電量占比達到67%。

中國正面臨電力系統(tǒng)的綠色低碳轉(zhuǎn)型與能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型。電力結(jié)構(gòu)中，新能源電力的占比在逐漸攀升，儲能作為新能源電力調(diào)峰調(diào)頻的重要利器，是實現(xiàn)“碳中和”背景下能源轉(zhuǎn)型的助推器。

目前中國新型儲能發(fā)展迅速。2022年，以電化學(xué)儲能為代表的新型儲能在國內(nèi)儲能市場的占比已達到21.9%。在新型儲能中，鋰離子電池占比最大，中國鋰離子電池占新型儲能比重達到94.0%，液流電池占比1.2%，壓縮空氣占比1.5%。

數(shù)據(jù)顯示，截至2023年1月，國內(nèi)已經(jīng)投運的電化學(xué)儲能電站累計裝機主要分布在電網(wǎng)側(cè)，占比接近80%，其次是電源側(cè)，占比15%，最后是用戶側(cè)，占比為3%。在電源側(cè)中，風(fēng)電+光伏配儲占比約99%。

儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)靈活性的技術(shù)。

電力系統(tǒng)靈活運行能力主要指電力系統(tǒng)能夠可靠且經(jīng)濟有效地應(yīng)對全時間尺度的供需變化和不確定性，從而確保電力系統(tǒng)瞬時穩(wěn)定性、并支持長期供電安全。電力系統(tǒng)靈活運行能力既來自電力供給側(cè)，還可以通過電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施需求側(cè)響應(yīng)和電力存儲來提供系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)能力；儲能作為靈活的電力電量平衡技術(shù)，在高比例可再生能源電力系統(tǒng)中削峰填谷、一二次調(diào)頻、電能質(zhì)量提升和電網(wǎng)支撐中將發(fā)揮越來越大的作用。

在政策上，儲能自2016年開始被納入國家級政策規(guī)劃，2017年首份行業(yè)指導(dǎo)政策出臺，國家發(fā)改委、國家能源局等《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出未來十年中國儲能行業(yè)兩步走戰(zhàn)略。

國家能源局“十四五”規(guī)劃發(fā)展科技規(guī)劃對儲能技術(shù)也多有提及，在該規(guī)劃中，儲能技術(shù)的研發(fā)部分涉及到鈉離子電池與液態(tài)金屬電池以及鈉硫電池等；儲能安全技術(shù)部分則涉及研發(fā)電化學(xué)儲能系統(tǒng)安全預(yù)警、系統(tǒng)多級防護結(jié)構(gòu)及材料關(guān)鍵技術(shù)；儲能示范要求開展高功率液流電池儲能電站系統(tǒng)設(shè)計。

液流電池儲能技術(shù)發(fā)展概況

據(jù)國家能源網(wǎng)發(fā)布，截至2023年6月底，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模超過1733萬千瓦/3580萬千瓦時，其中全釩液流電池儲能占1.1%。國內(nèi)液流電池儲能裝機規(guī)模的增加受國家政策的影響，如2017年發(fā)布的《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》，2023年國家能源局公布的《2023年能源領(lǐng)域擬立項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃及外文版翻譯計劃項目意見》等。

液流電池主要以五種不同的電解液組成了五個不同的液流電池技術(shù)，其中全釩液流電池較為成熟，其他液流電池尚在驗證或示范階段。這五種不同的液流電池技術(shù)具體參數(shù)如下圖所示。

提起液流電池，就不得不提到液流電池與鋰電池之間的比較。

在技術(shù)特性上，鋰電池的優(yōu)勢在于功率性能好，劣勢在于其容量衰減明顯，液流電池則主要是容量規(guī)模大但能量效率低，壽命長、容量衰減小；安全性上，液流電池不存在熱失控但存在電解液泄漏風(fēng)險，而鋰離子電池存在熱失控引起的起火爆炸風(fēng)險；在成本上，液流電池的市場規(guī)?；б嫔形达@現(xiàn)，目前不同技術(shù)成本結(jié)構(gòu)差異較大，而鋰電池規(guī)?；б鎺沓杀久黠@下降，只是未來成本下降趨勢緩慢。

通過儲能時長和單位投資成本的比較可得，液流電池更適合長時儲能，尤其在大于5小時的儲能時長上更具優(yōu)勢。

目前液流電池的產(chǎn)業(yè)鏈公司分布較完善，隨著國內(nèi)長時儲能政策的發(fā)布，液流電池相關(guān)企業(yè)發(fā)展迅速。但就目前的全釩液流電池技術(shù)來說，國內(nèi)還是領(lǐng)先于國外。

全釩液流電池技術(shù)

中鈉儲能在儲能技術(shù)上的研究與探索        

中鈉儲能目前的業(yè)務(wù)板塊主要涉及3個部分：全釩液流電池儲能系統(tǒng)的生產(chǎn)制造、儲能智慧運維、儲能研發(fā)。          

在全釩液流電池儲能系統(tǒng)的生產(chǎn)制造方面，中鈉儲能完成了全釩液流電池系統(tǒng)集成技術(shù)的突破，包括管路設(shè)計、BMS、電堆的設(shè)計、儲能系統(tǒng)的優(yōu)化與效率的提升；在儲能智慧運維方面，中鈉儲能搭建微電網(wǎng)可視化數(shù)字平臺，一方面監(jiān)視場站設(shè)備的系統(tǒng)運行狀態(tài)、電量與收益統(tǒng)計、二氧化碳減排指標(biāo)；另一方面對場站的電力設(shè)備進行遠程管理與調(diào)度，協(xié)同電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)（EMS）參與電力輔助服務(wù)；在儲能研發(fā)方面，中鈉儲能與西北大學(xué)等高校搭建產(chǎn)學(xué)研平臺，進行了寬溫區(qū)電解液的研究、釩電池的實驗室測試、低成本多孔可焊接膜的研究，研發(fā)高安全、長壽命、低成本電池體系。     

中鈉儲能部分典型項目               

▍中鈉儲能兆瓦級儲能電站工程示范——甘肅某光伏電站15MW配儲項目

在甘肅張掖完成了15MW/60MWh的光伏發(fā)電配儲項目。本項目采用直流1500V儲能系統(tǒng)方案，儲能電池系統(tǒng)采用集裝箱布置，主要包括儲能電池艙、儲能變流升壓一體機、能量管理系統(tǒng)等設(shè)備。電池集裝箱系統(tǒng)擁有獨立的配電系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等自動控制和安全保障系統(tǒng)，采用非步入式設(shè)計。       

儲能系統(tǒng)與新能源場站配合實現(xiàn)風(fēng)儲、能量搬移、一次調(diào)頻等應(yīng)用，同時儲能系統(tǒng)可接受電網(wǎng)調(diào)度，參與電網(wǎng)輔助服務(wù)。

▍中鈉儲千瓦級工商側(cè)工程示范——陜西西安風(fēng)光儲充一體化125kW/500kWh微電網(wǎng)項目

該項目落地于西安國際人工智能創(chuàng)新園園區(qū)。項目集成光伏發(fā)電、全釩液流電池儲能、充電樁、風(fēng)力發(fā)電等多項技術(shù)，項目運行后既能為電動汽車供給綠色電能，又能實現(xiàn)園區(qū)應(yīng)急照明及電梯應(yīng)急運行。后期還可實現(xiàn)電力削峰填谷、輔助服務(wù)等功能，這將顯著提升園區(qū)電力系統(tǒng)運行效率。

液流電池技術(shù)發(fā)展建議

長時儲能是未來儲能的重要發(fā)展方向。

專家指出，新能源電量占比超過20%以后，長時儲能將成為剛需。我國提出到2025年新型儲能裝機規(guī)模達到3000萬千瓦以上，2030年起全球可再生能源占比超過60%，長時儲能容量將達到2~3億千瓦，長時儲能需求約占新能源發(fā)電量的10~20%，將會成為維持系統(tǒng)平衡的重要調(diào)節(jié)手段。