這是長時儲能委員會lDES與麥肯錫于2021年11月合作發(fā)布的報告《Net-zero power:Long duration energy storage for a renewable grid》對長時儲能給出的預(yù)測。
這一預(yù)測不包括傳統(tǒng)的抽水蓄能。而目前,以TW為單位衡量的話,長時儲能的裝機量還幾乎約等于0。
從零到TW級,聽起來有點天方夜譚。要知道,截至2021年底全球已投運儲能的累計裝機量也就203.5GW(0.2TW)。那么,lDES與麥肯錫對長時儲能何以抱有如此巨大的信心?
為什么需要長時儲能?
多長算長時?目前并無統(tǒng)一定義,lDES與麥肯錫則將8小時以上時長的儲能系統(tǒng)定義為長時儲能。
以此定義,我國目前建設(shè)的絕大多數(shù)新型儲能系統(tǒng)均稱不上是長時儲能,除了幾個屈指可數(shù)的熔鹽熱儲能光熱電站,以及少數(shù)幾個壓縮空氣儲能、液流電池儲能等示范項目。
長時儲能的價值是什么?長時儲能可憑借長周期、大容量特性,在更長的時間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動,在清潔能源過剩時避免電網(wǎng)擁堵,負(fù)荷高峰時增加清潔能源消納。
從長遠(yuǎn)來看,全球能源系統(tǒng)最終將建設(shè)成為一個100%的可再生能源綠色電力系統(tǒng),沒有任何傳統(tǒng)化石能源,要實現(xiàn)這一目標(biāo),目前可以預(yù)計的可行解決方案只有一個:
由長時儲能+風(fēng)光為代表的可再生能源構(gòu)建起綠色、穩(wěn)定、可調(diào)的電力系統(tǒng)。
這一解決方案可以完全替代化石能源成為基礎(chǔ)負(fù)荷電站。而目前的短時儲能系統(tǒng)+可再生能源系統(tǒng)無法達(dá)成這一目標(biāo)。
簡單來說,可再生能源裝機的占比越大,火電的裝機越小,建設(shè)長時儲能系統(tǒng)的必要性就越大。
另外,長時儲能可保障在極端情況下的電力供應(yīng),保障全社會電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和降低用電成本。例如在2020年冬季,西北地區(qū)在一次冷空氣間歇期中,風(fēng)電低出力達(dá)到120小時,光伏的冬季低出力持續(xù)時間則更長。單一依靠短時儲能系統(tǒng),無法滿足電力供應(yīng)需求。
預(yù)計2025年起開始大規(guī)模增長
目前,全球電力系統(tǒng)中可再生能源的裝機占比還很小,對長時儲能的需求還并不明顯。
但麥肯錫預(yù)計,長時儲能的潛在市場空間將從2025年開始大規(guī)模增長。
隨著可再生能源的占比提升,2025年長時儲能全球累計裝機量將達(dá)到30-40 GW(對應(yīng)儲能容量約1TWh),累計投資額約500億美元。
2030年起,全球可再生能源滲透率將升至約60%-70%,長時儲能累計裝機量將達(dá)到150-400GW(對應(yīng)儲能容量5-10TWh),累計投資規(guī)模將達(dá)到2000-5000億美元。
到2040年,長時儲能累計裝機量將加速達(dá)到1.5-2.5 TW(對應(yīng)儲能容量85-140TWh),是目前全球儲能系統(tǒng)裝機量的8-15倍,累計投資額將達(dá)到1.5-3萬億美元。
▲全球長時儲能累計裝機量預(yù)測(來源:麥肯錫)
麥肯錫還預(yù)計,24小時以上儲能容量占比將在2030年以后迅速提升。到2030年,8-24小時的儲能裝機量可能占長時儲能裝機量的80%和總儲能容量的60%。
但超過24小時靈活性的長時儲能技術(shù)可能會在2030年后出現(xiàn)顯著增長,這主要是由于可再生能源的增加。到2040年,持續(xù)時間更長(24小時以上)的長時儲能技術(shù)可能占總儲能容量的大約80%。
長時儲能技術(shù)大家族
長時儲能技術(shù)包括全釩液流電池、鐵鉻液流電池、壓縮空氣儲能、熔鹽儲熱、氫儲能等多種類別的儲能技術(shù)。
▲長時儲能技術(shù)分類(來源:LDES委員會)
目前,除抽水蓄能外,其它絕大多數(shù)長時儲能技術(shù)均處于商業(yè)化初期。上表所列的熱儲能技術(shù)中的熔鹽儲能技術(shù)因為光熱發(fā)電的商業(yè)化部署,已經(jīng)成熟。
國家發(fā)展改革委、國家能源局于2021年7月發(fā)布的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出,實現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長時儲能技術(shù)進入商業(yè)化發(fā)展初期。
在上表所列的多種技術(shù)中,目前來看,壓縮空氣、液流電池、熔鹽儲熱是最具發(fā)展前景的長時儲能技術(shù)。
在國內(nèi),這幾種技術(shù)目前均已有相關(guān)項目案例。但相對于鋰電池在短時儲能領(lǐng)域的獨領(lǐng)風(fēng)騷,在長時儲能領(lǐng)域,究竟哪種技術(shù)最終將獨占鰲頭,目前還很難判斷。
從全球來看,長時儲能的力量目前還非常弱小,如果lDES委員會與麥肯錫對長時儲能的未來預(yù)測成真,這意味著從2025年開始,長時儲能將開始嶄露頭角,到2030年,長時儲能的裝機量就將大比例超越短時儲能。
這也將意味著,儲能市場的舊秩序?qū)⒈淮蚱?,一個儲能的新時代將要來臨。
原標(biāo)題:從零到TW級,長時儲能將用10年顛覆儲能舊秩序?