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從"源隨荷動"邁向"源網(wǎng)荷儲" 新型儲能驅(qū)動未來能源變革

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2024-11-07 09:03:50
第七屆虹橋國際經(jīng)濟(jì)論壇“新型儲能驅(qū)動未來能源變革”分論壇11月5日在國家會展中心(上海)舉行。國家能源局黨組成員、副局長任京東在致辭中指出,新能源大規(guī)模發(fā)展對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行也帶來了新的挑戰(zhàn),迫切需要加速發(fā)展以新型儲能為代表的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。

圍繞新型儲能技術(shù)、業(yè)態(tài)和前景,與會業(yè)內(nèi)專家積極建言獻(xiàn)策。多名專家表示,新型儲能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵支撐,將催生能源新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài),已成為世界各國搶占能源戰(zhàn)略和裝備制造業(yè)新高地的重要領(lǐng)域。近年來,我國新型儲能行業(yè)在技術(shù)裝備研發(fā)、示范項(xiàng)目建設(shè)、商業(yè)模式探索、政策體系構(gòu)建等方面取得了顯著進(jìn)展,同時也在技術(shù)成熟度、盈利模式、產(chǎn)能利用率方面存在瓶頸。

從“源隨荷動”邁向“源網(wǎng)荷儲”

新型儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、建設(shè)新型能源體系的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備。國際歐亞科學(xué)院院士、華北電力大學(xué)校學(xué)術(shù)委員會副主任牛東曉表示,新型電力系統(tǒng)有兩大核心特征,一是增強(qiáng)了對新能源的吸納能力,使得更高比例的新能源得以并入電網(wǎng);二是系統(tǒng)引入了儲能技術(shù),這不僅為電力系統(tǒng)帶來了新的元素,還實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、輸電、用電和儲電(即“源網(wǎng)荷儲”)的精細(xì)化協(xié)同運(yùn)行。儲能技術(shù)已成為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。

“新型儲能技術(shù)指的是除了抽水蓄能之外的儲能方式,這些技術(shù)包括但不限于:電化學(xué)儲能(鉛酸電池、鋰電池和液流電池等)、機(jī)械儲能(壓縮空氣儲能和飛輪儲能等)、化學(xué)儲能(例如氫儲能)、熱(冷)儲能技術(shù)等。”牛東曉表示,“電網(wǎng)側(cè)儲能技術(shù)的主要目的是維持電網(wǎng)的頻率和電壓穩(wěn)定,確保電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。新能源雖然具有環(huán)保和可再生的優(yōu)勢,但其輸出的不穩(wěn)定性對電網(wǎng)穩(wěn)定構(gòu)成挑戰(zhàn)。儲能技術(shù)提供了一種有效的應(yīng)對策略,通過在電力需求低時儲存能量,在需求高峰時釋放能量,從而平衡電網(wǎng)負(fù)荷。”

“此外,儲能技術(shù)還能參與電力市場交易,利用電價波動進(jìn)行套利。”牛東曉進(jìn)一步表示,在電價較低時儲存電力,在電價較高時出售電力,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益,這是一種基于市場機(jī)制的經(jīng)濟(jì)行為。

近年來,電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式正在經(jīng)歷從“源隨荷動”向“源網(wǎng)荷儲”多元互動的轉(zhuǎn)變。據(jù)牛東曉介紹,在以往的幾十年中,電力系統(tǒng)主要遵循“源隨荷動”的原則,即根據(jù)用電需求來規(guī)劃和指導(dǎo)發(fā)電廠的發(fā)電與輸電活動。在“源網(wǎng)荷儲”模式下,電力系統(tǒng)通過精細(xì)化控制電力負(fù)荷和儲能設(shè)施,能夠更有效地抑制電網(wǎng)中的頻率和電壓波動,從而增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這種模式的實(shí)施,不僅提高了電力系統(tǒng)的互動效果和運(yùn)行效率,還有助于降低運(yùn)營成本,并提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。

中國工程院院士、上海交通大學(xué)碳中和發(fā)展研究院院長黃震表示,能源供給側(cè)轉(zhuǎn)型的大趨勢是電力脫碳,包括風(fēng)電、光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源,從補(bǔ)充能源走向主體能源。加之配以CCUS(碳捕集、利用與封存)的火電及核電作為保障性、調(diào)節(jié)性電源,共同構(gòu)成零碳電力系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,通過需求側(cè)的再電氣化和間接電氣化,實(shí)現(xiàn)綠電替代、綠色燃料替代和綠色原料替代。

“能源綠色轉(zhuǎn)型將引發(fā)數(shù)百萬億投資與產(chǎn)業(yè)機(jī)遇,一大批新技術(shù)、新行業(yè)、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式行將誕生。”黃震說。

發(fā)展長時、高安全性的新型儲能技術(shù)

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),離不開新型儲能。中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長趙天壽表示,中國目前的能源結(jié)構(gòu)以化石能源為主,其中太陽能和風(fēng)能的占比相對較小,僅為5%。為了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo),計(jì)劃將太陽能和風(fēng)能的占比提高至60%以上,使其成為能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)力量。能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)程未能達(dá)到預(yù)期,主要受到新能源不可控性的影響。為了擴(kuò)大新能源的利用規(guī)模,需要發(fā)展長時、高安全性的儲能技術(shù)。

“在提升太陽能和風(fēng)能的利用規(guī)模方面,面臨的挑戰(zhàn)是如何克服這兩種能源的不穩(wěn)定性。”趙天壽表示,儲能技術(shù)能夠平滑這些能源的波動,提高它們的實(shí)際利用效率。儲能技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色,它在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)都能發(fā)揮重要作用。

趙天壽表示,在發(fā)電側(cè),當(dāng)前政策要求可再生能源項(xiàng)目配置2—4小時的儲能。隨著太陽能和風(fēng)能發(fā)電比例的增加,為了避免供電中斷,所需的儲能時長需要覆蓋這些能源的間歇性。在電網(wǎng)側(cè),中國已經(jīng)建立了多條用于輸送風(fēng)電和太陽能電力的跨區(qū)域電網(wǎng),但由于發(fā)電側(cè)功率波動和供需不匹配,這些電網(wǎng)在低谷時段的輸電功率通常超過6小時,因此需要儲能技術(shù)能夠覆蓋這些時段,以實(shí)現(xiàn)削峰填谷,提高電網(wǎng)的利用率和輸電能力。

趙天壽認(rèn)為,大型儲能技術(shù)有三大基本要求:首先是安全性和可靠性;其次是經(jīng)濟(jì)可行性,只有成本效益高的儲能技術(shù)才能被廣泛接受;第三是材料和安裝不受過多自然條件限制,以便于大規(guī)模應(yīng)用。

數(shù)據(jù)顯示,中國儲能裝機(jī)主要以抽水蓄能和鋰電儲能為主,市場占有率超過98%。去年,以鋰電為主的新型儲能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到31.4GW,同比增長260%。然而,儲能設(shè)備的利用率僅為9%。“這主要是由于現(xiàn)有儲能技術(shù)尚未完全成熟,面臨安全挑戰(zhàn)和地域限制,尤其是缺乏長時儲能解決方案。”趙天壽說。

趙天壽表示,液流電池作為一種新型儲能技術(shù),具有安全性高、擴(kuò)容方便和循環(huán)壽命長等優(yōu)勢,被視為有前景的長時儲能技術(shù)。從全生命周期成本來看,液流電池的度電成本有望與鋰電池和抽水蓄能相媲美甚至更低,預(yù)計(jì)未來其裝機(jī)規(guī)模將與鋰電池和抽水蓄能相當(dāng)。

2019年諾貝爾化學(xué)獎得主、紐約州立賓漢姆頓大學(xué)教授斯坦利*惠廷厄姆在主旨演講中表示,鋰電池系統(tǒng)未來5到10年將依舊在市場中占主導(dǎo)地位。短期內(nèi)不太可能有其他產(chǎn)品或系統(tǒng)能夠取代鋰電池,因?yàn)殇囯姵禺a(chǎn)量以億計(jì),而且價格已經(jīng)非常低,其他任何電池系統(tǒng)都很難與之競爭。

“無論在中國還是世界范圍內(nèi),大家都對鈉基電池很感興趣,但個人認(rèn)為其市場非常有限。”惠廷厄姆認(rèn)為,鈉基電池的能量密度只有鋰電池的一半,需要更高的系統(tǒng)平衡成本以及與安全相關(guān)的顧慮。另外,燃料電池將發(fā)揮重要作用,特別是在重型運(yùn)輸場景中。大型重卡行駛距離長,當(dāng)前電池難以滿足續(xù)航需求,更可能需要?dú)淙剂想姵亍?br />
來源:證券時報網(wǎng)

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