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站上储能“赛道”正当时

——专访清能院储能技术部总工程师刘大为
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发布时间:2022-07-14    信息来源:中国华能


在您看来,储能在“双碳”目标下扮演着怎样的角色?在新型电力系统中扮演着怎样的角色?

近年来,全球新能源装机容量不断攀升,但风电、光伏都是“看天吃饭”,其发电具有波动性、间歇性,虽然可以对其做长短期的预测,但目前预测精度有限,纵使预测到变化,以当前技术还无法对发电功率进行向上调节,因此仅依靠新能源无法完全响应电力系统的调度需求。储能相当于一个大型蓄电池,将原本“弃风”“弃光”的部分储存起来,在平衡供需上起到关键作用,在为低碳能源提升可靠性的同时,提升成本效益。

中国的电网是全球规模最大,可靠性要求最高的电网,考虑到安全性和稳定性的提升,一定程度上增加了电网输变电成本。而储能的加入可以降低电网建设成本。

按照2030年碳达峰的目标,在不到10年内,我国尚有超过500吉瓦时的可再生能源装机容量缺口,如果按照20%的储能配比,每年将有14吉瓦时左右的储能装机缺口。可见,储能电站需求量巨大,在“十四五”期间,要搭建好新型电力系统新基建,完善新型电力系统架构,新型储能的后续发展才能更加顺畅。

6月7日,国家发改委、国家能源局发布《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》,其中提到,新型储能可作为独立储能参与电力市场,您认为有怎样的意义?

新型独立储能电站是指不挂靠任何电源的新型锂离子电池、液流电池、飞轮、压缩空气、氢(氨)储能和热(冷)储能式电站,目前国内仅有几家大规模的电站在建设时被定义为独立储能电站。华能大部分新建风光电站都配有储能设备,在当前技术条件下有能力作为独立单元运行,发展潜力较大。

《通知》进一步明确了新型储能市场定位,建立完善相关市场机制、价格机制和运行机制,将提升新型储能利用水平。但还需各地根据实际情况明确相关细则,例如,电网如何调度,一年放电几次等,对于储能电站而言,一年折合满充放电100次与1000次的收益、效率差距巨大,对项目决策也会产生决定性影响。

长远来看,储能的发展主要还是取决于电网需求,市场规律将选择出最适合我国电力系统的新型储能技术路线。

我们看到,国外的储能市场较为成熟,在电网峰谷时段,储能电站一充一放皆有收益。

目前,我国主要的储能形式有哪些?它们各有什么特点?

我国主要的储能形式包括传统抽水蓄能和新型储能。新型储能包括新型锂离子电池、液流电池、飞轮、压缩空气、氢(氨)储能、热(冷)储能等。

目前,传统抽水蓄能依旧是我国的“储能大户”,存量占全部储能装机的80%左右,预计增量占三分之二。抽蓄的生命周期通常在50年以上,但水电工程本身工程量大,建设周期长,用地范围广,涉及人员多,投资回收周期长。

新型储能中压缩空气储能、飞轮储能、蓄热储能等作为长寿命型储能,未来前景广阔,但电化学储能更具市场化,建设周期仅3个月,工程投资占比低于10%。

2021年被行业称为“锂电池储能元年”,以2021年为例,全国新增储能规模约7.4吉瓦时,其中非抽蓄的新型储能装机量约2.1吉瓦时。其中锂电池储能约为1.83吉瓦时,占全部新型储能的87%以上、全部电化学储能的99%以上,根据行业评估今年其装机容量还将翻2倍。特别是在新型电力系统中,锂电池在短期内有其不可比拟的优势,那就是电动车的助力。数据显示,2021年中国电动车卖出350万辆,以每辆车50度电计算,全中国就有近180吉瓦时的“移动储能电池”。

事实上,电动车电池系统与储能电站的架构类似,电芯结构和成分略有不同。近年来资本大量注入新能源汽车行业,连带促进锂离子电池储能的技术提升,使其发展速度远大于其它新型电池储能技术。可以预见的是,随着储能技术的进步,储能将实现全生命周期的成本下降。例如,2020年底,储能电站电芯放电寿命不到4000次,到今年放电6000次已经成为标配,有些电站可以达到8000次,这意味着全生命周期的成本几乎可以下降一半。

我国储能产业发展尚处于初级阶段,目前储能产业发展呈现怎样的趋势?规模化发展面临哪些亟待解决的问题?您有哪些建议?

接连发布多项政策确实给储能行业发展打入了强心剂,在双碳目标的推动下,我们有理由相信储能的未来。但成本较高、市场机制不完善、价格机制不明朗、技术成熟度和实用性有待提高等现实问题,导致储能商业化模式无法有效建立,项目经济性有待观望。

我认为储能行业的资源、产业链本身正在整合中。我个人预测,3~5年后,储能行业可能将通过优胜略汰,兼并重组等市场行为进行一轮“洗牌”。

2021年华能投运了黄台电厂100兆瓦/200兆瓦时独立储能电站。 相比新能源配网型电站,独立储能电站接受电网的调度频率更高,因此也具有更高的经济效益。

储能安全性一直备受关注,您怎么看?

我认为,不能抛开成本谈安全,但要有底线意识,最基本的底线就是储能电站事故不能出现人身伤亡或较大经济损失。第一个途径是站在产业链角度严把质量关。央企特别是“链长”单位要懂生产、懂供应链,要把握整个产业链的安全性。因此清能院致力于建设业主实验室,对储能系统每一环节进行质量把关。这事实上不仅是技术问题,也是管理问题。对于生产方来说,要全程参与,在关键节点进行抽样测试,提高技术把控能力。

第二个途径是对储能系统进行有限度的分割。分割的单元多,每个单元的容量就少,问题可以被控制在有限的范围内解决,减少损失和危害。例如淘汰传统的内部连通站房式储能电站结构,对储能系统采取分散式控制都是有效手段。

第三个途径是通过全方位监控和数据驱动实现提前事故预警,清能院研究的人工智能预警系统也是一道强有力的防线,但AI也需要时间和经验的积累。

最后一个途径,也是最重要的底线是做好消防。目前储能电站消防技术尚在快速发展中,如何低成本、高效率的扑灭火情并防止复燃是当前研究的重点之一。

目前清能院的储能研究方向有哪些?进展如何?

清能院在储能领域最重要的发力点之一是电池储能技术。主要在电站储能技术、移动储能技术、数字化与智能运维、新型电池研发与检测认证等4个方向推动研发;通过科技成果转化实现关键设备自主制造;在各类商业化项目中进行应用、创造经济价值。

此外,在热储能、压缩空气储能等领域,清能院也有一定的技术积累和前瞻性布局。

文字:新闻中心 李昕葳