儲(chǔ)能技術(shù)主要可以分為四類(lèi),物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、化學(xué)燃料儲(chǔ)能與熱儲(chǔ)能。
物理儲(chǔ)能 包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等。電化學(xué)儲(chǔ)能是指二次電池儲(chǔ)能, 形式多樣,包括鋰離子電池、鉛酸電池、鈉離子電池、全釩液流電池等。化學(xué)燃料儲(chǔ)能目 前是指氫儲(chǔ)能。
抽水蓄能據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位,市場(chǎng)份額接近 90%。截至 2021 年底,中國(guó)已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目 累計(jì)裝機(jī)規(guī)模 46.1GW,同比增長(zhǎng) 30%,占全球市場(chǎng)總規(guī)模的 22%。其中,抽水蓄能的累 計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大,為 39.8GW,同比增長(zhǎng) 25%,所占比重與去年同期相比再次下降,下降了 3 個(gè)百分點(diǎn);市場(chǎng)增量主要來(lái)自新型儲(chǔ)能,累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到 5729.7MW,同比增長(zhǎng) 75%。
抽水蓄能:從發(fā)展規(guī)模來(lái)看,我們預(yù)計(jì)抽水蓄能在未來(lái)十年仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。目前抽水 蓄能占據(jù)主導(dǎo)地位,已投運(yùn)抽水蓄能裝機(jī)近 4000 萬(wàn)千瓦。《國(guó)家電網(wǎng)有限公司構(gòu)建以新能 源為主體的新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案(2021-2030 年)》提出要加快已開(kāi)工的 4133 萬(wàn)千瓦抽 水蓄能電站建設(shè),“十四五”新開(kāi)工 3000 萬(wàn)千瓦以上抽蓄電站,2025 年公司經(jīng)營(yíng)區(qū)抽水 蓄能裝機(jī)超過(guò) 5000 萬(wàn)千瓦,2030 年達(dá)到 1 億千瓦。
目前抽水蓄能是最為經(jīng)濟(jì)的一種儲(chǔ)能方式,但資源受限、工期冗長(zhǎng),未來(lái)成本有抬升趨勢(shì)。 目前抽水蓄能全生命周期度電成本大概在 0.21-0.25 元之間,而電化學(xué)儲(chǔ)能度電成本普遍 在 0.6 元以上。但是抽水蓄能對(duì)地理位置要求較高,資源受限且工期較長(zhǎng),一般從規(guī)劃可 研到建成投運(yùn)時(shí)間在 8-9 年左右。且隨著可用資源越來(lái)越少,優(yōu)質(zhì)資源逐步耗盡,投資成 本有走高趨勢(shì),抽水蓄能遠(yuǎn)期發(fā)展存在天花板。
飛輪儲(chǔ)能:飛輪儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)明顯但面臨技術(shù)瓶頸,短期內(nèi)尚不具備規(guī)?;a(chǎn)能力。飛輪儲(chǔ) 能是指利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪實(shí)現(xiàn)電能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的物理儲(chǔ)能方式,飛輪儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)在 于能量密度高、使用壽命長(zhǎng)、支持高頻次充放電、安全性能好等,其作為典型的短時(shí)高頻 儲(chǔ)能技術(shù)是未來(lái)新型儲(chǔ)能的重要發(fā)展方向。但是目前我國(guó)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)仍處于發(fā)展初期, 面臨入網(wǎng)檢測(cè)、規(guī)?;a(chǎn)、運(yùn)營(yíng)運(yùn)維等多重技術(shù)瓶頸,同時(shí)也難以避免放電時(shí)間短、飛 輪系統(tǒng)難以小型化、度電成本高等問(wèn)題。根據(jù) CNESA 數(shù)據(jù),截止 2021 年底,我國(guó)飛輪 儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量?jī)H占儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量的 0.1%,短期內(nèi)仍難以大范圍推廣。
壓縮空氣儲(chǔ)能:壓縮空氣儲(chǔ)能適合大容量、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域,但難以避免熱量散失問(wèn) 題。壓縮空氣儲(chǔ)能的原理是在電力過(guò)剩時(shí)將空氣壓縮儲(chǔ)存在地下洞穴中,在需要用電時(shí)加 熱高壓空氣進(jìn)入膨脹機(jī),通過(guò)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)空氣勢(shì)能與電能的轉(zhuǎn)換。壓縮空氣儲(chǔ)能 具備建設(shè)周期短(12-18 個(gè)月)、站址布局相對(duì)靈活(占地面積 100 畝以?xún)?nèi))等優(yōu)點(diǎn),能夠 滿(mǎn)足大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能場(chǎng)景的需求,但是難以避免壓縮空氣過(guò)程中的熱能損耗問(wèn)題,導(dǎo)致 儲(chǔ)能效率較低。
氫儲(chǔ)能:氫儲(chǔ)能作為化學(xué)燃料儲(chǔ)能代表,前景廣闊但能量轉(zhuǎn)換效率不足。氫儲(chǔ)能的工作原 理是在電力過(guò)剩時(shí)通過(guò)電解水等方式將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,在電力輸出不足時(shí)通過(guò)燃料電 池實(shí)現(xiàn)氫氣與氧氣的反應(yīng),將化學(xué)能重新轉(zhuǎn)化為電能反哺電網(wǎng)。氫儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)在于能夠在 較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持非常低的自放電率,能夠降低長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能成本,并且基本不會(huì)產(chǎn)生碳排放。 但是氫儲(chǔ)能技術(shù)包含“電-氫-電”兩次能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,導(dǎo)致全周期效率較低,目前氫儲(chǔ)能 發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)效率僅為 35%左右。 電化學(xué)儲(chǔ)能:電化學(xué)儲(chǔ)能集多種優(yōu)點(diǎn)于一身,看好電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)前景。與上述儲(chǔ)能方式 相比,電化學(xué)儲(chǔ)能同時(shí)具備技術(shù)成熟、充放電響應(yīng)快、不受空間地形限制、產(chǎn)能布局靈活、 建設(shè)周期短等多重優(yōu)勢(shì),包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等在內(nèi)的多層 次產(chǎn)品矩陣使得可根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景及需求對(duì)功率和能量進(jìn)行靈活配置,可廣泛用于電源 側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié),市場(chǎng)前景廣闊。
此外,我們認(rèn)為從廣義上看,調(diào)節(jié)不僅需要儲(chǔ)能,靈活性改造的源側(cè)和負(fù)荷側(cè)都是可以調(diào) 節(jié)的方式。如針對(duì)火電進(jìn)行靈活性改造,能夠協(xié)助調(diào)節(jié)新能源接入,在終端需求較低時(shí)降 低發(fā)電量。改變高耗能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)時(shí)間,提升需求側(cè)響應(yīng)能力,均有助于促進(jìn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
原標(biāo)題:儲(chǔ)能技術(shù)分類(lèi)有哪些?