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从“源随荷动”迈向“源网荷储”新型储能驱动未来能源变革

加入日期:2024-11-5 23:58:55

  中华财富网(www.chinacaifu.cn)2024-11-5 23:58:55讯:

(原标题:从“源随荷动”迈向“源网荷储” 新型储能驱动未来能源变革)

第七届虹桥国际经济论坛“新型储能驱动未来能源变革”分论坛11月5日在国家会展中心(上海)举行。国家能源局党组成员、副局长任京东在致辞中指出,新能源大规模发展对电力系统安全稳定运行也带来了新的挑战,迫切需要加速发展以新型储能为代表的电力系统调节能力。

围绕新型储能技术、业态和前景,与会业内专家积极建言献策。多名专家表示,新型储能是实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑,将催生能源新产业新业态,已成为世界各国抢占能源战略和装备制造业新高地的重要领域。 近年来,我国新型储能行业在技术装备研发、示范项目建设、商业模式探索、政策体系构建等方面取得了显著进展,同时也在技术成熟度、盈利模式、产能利用率方面存在瓶颈。

从“源随荷动”迈向“源网荷储”

新型储能是构建新型电力系统、建设新型能源体系的重要技术和基础装备。国际欧亚科学院院士、华北电力大学校学术委员会副主任牛东晓表示,新型电力系统有两大核心特征,一是增强了对新能源的吸纳能力,使得更高比例的新能源得以并入电网;二是系统引入了储能技术,这不仅为电力系统带来了新的元素,还实现了发电、输电、用电和储电(即“源网荷储”)的精细化协同运行。储能技术已成为新型电力系统的关键组成部分。

“新型储能技术指的是除了抽水蓄能之外的储能方式,这些技术包括但不限于:电化学储能(铅酸电池、锂电池和液流电池等)、机械储能(压缩空气储能和飞轮储能等)、化学储能(例如氢储能)、热(冷)储能技术等。”牛东晓表示,“电网侧储能技术的主要目的是维持电网的频率和电压稳定,确保电网的可靠运行。新能源虽然具有环保和可再生的优势,但其输出的不稳定性对电网稳定构成挑战。储能技术提供了一种有效的应对策略,通过在电力需求低时储存能量,在需求高峰时释放能量,从而平衡电网负荷。”

“此外,储能技术还能参与电力市场交易,利用电价波动进行套利。”牛东晓进一步表示,在电价较低时储存电力,在电价较高时出售电力,实现经济效益,这是一种基于市场机制的经济行为。

近年来,电力系统的运行模式正在经历从“源随荷动”向“源网荷储”多元互动的转变。据牛东晓介绍,在以往的几十年中,电力系统主要遵循“源随荷动”的原则,即根据用电需求来规划和指导发电厂的发电与输电活动。在“源网荷储”模式下,电力系统通过精细化控制电力负荷和储能设施,能够更有效地抑制电网中的频率和电压波动,从而增强电网的稳定性。这种模式的实施,不仅提高了电力系统的互动效果和运行效率,还有助于降低运营成本,并提升系统的安全性和可靠性。

中国工程院院士、上海交通大学碳中和发展研究院院长黄震表示,能源供给侧转型的大趋势是电力脱碳,包括风电、光伏发电在内的可再生能源,从补充能源走向主体能源。加之配以CCUS(碳捕集、利用与封存)的火电及核电作为保障性、调节性电源,共同构成零碳电力系统。在此基础上,通过需求侧的再电气化和间接电气化,实现绿电替代、绿色燃料替代和绿色原料替代。

“能源绿色转型将引发数百万亿投资与产业机遇,一大批新技术、新行业、新业态、新商业模式行将诞生。”黄震说。

发展长时、高安全性的新型储能技术

实现“双碳”目标,离不开新型储能。中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长赵天寿表示,中国目前的能源结构以化石能源为主,其中太阳能和风能的占比相对较小,仅为5%。为了实现碳中和目标,计划将太阳能和风能的占比提高至60%以上,使其成为能源结构中的主导力量。能源转型的进程未能达到预期,主要受到新能源不可控性的影响。为了扩大新能源的利用规模,需要发展长时、高安全性的储能技术。

“在提升太阳能和风能的利用规模方面,面临的挑战是如何克服这两种能源的不稳定性。”赵天寿表示,储能技术能够平滑这些能源的波动,提高它们的实际利用效率。储能技术在新型电力系统中扮演着关键角色,它在发电侧、电网侧和用户侧都能发挥重要作用。

赵天寿表示,在发电侧,当前政策要求可再生能源项目配置2—4小时的储能。随着太阳能和风能发电比例的增加,为了避免供电中断,所需的储能时长需要覆盖这些能源的间歇性。在电网侧,中国已经建立了多条用于输送风电和太阳能电力的跨区域电网,但由于发电侧功率波动和供需不匹配,这些电网在低谷时段的输电功率通常超过6小时,因此需要储能技术能够覆盖这些时段,以实现削峰填谷,提高电网的利用率和输电能力。

赵天寿认为,大型储能技术有三大基本要求:首先是安全性和可靠性;其次是经济可行性,只有成本效益高的储能技术才能被广泛接受;第三是材料和安装不受过多自然条件限制,以便于大规模应用。

数据显示,中国储能装机主要以抽水蓄能和锂电储能为主,市场占有率超过98%。去年,以锂电为主的新型储能装机规模达到31.4GW,同比增长260%。然而,储能设备的利用率仅为9%。“这主要是由于现有储能技术尚未完全成熟,面临安全挑战和地域限制,尤其是缺乏长时储能解决方案。”赵天寿说。

赵天寿表示,液流电池作为一种新型储能技术,具有安全性高、扩容方便和循环寿命长等优势,被视为有前景的长时储能技术。从全生命周期成本来看,液流电池的度电成本有望与锂电池和抽水蓄能相媲美甚至更低,预计未来其装机规模将与锂电池和抽水蓄能相当。

2019年诺贝尔化学奖得主、纽约州立宾汉姆顿大学教授斯坦利·惠廷厄姆在主旨演讲中表示,锂电池系统未来5到10年将依旧在市场中占主导地位。短期内不太可能有其他产品或系统能够取代锂电池,因为锂电池产量以亿计,而且价格已经非常低,其他任何电池系统都很难与之竞争。

“无论在中国还是世界范围内,大家都对钠基电池很感兴趣,但个人认为其市场非常有限。”惠廷厄姆认为,钠基电池的能量密度只有锂电池的一半,需要更高的系统平衡成本以及与安全相关的顾虑。另外,燃料电池将发挥重要作用,特别是在重型运输场景中。大型重卡行驶距离长,当前电池难以满足续航需求,更可能需要氢燃料电池。

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