1.長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能:穩(wěn)定電力系統(tǒng)的關(guān)鍵
隨著全球能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn),電力系統(tǒng)正迅速向低碳化方向演進(jìn)。風(fēng)能和太陽(yáng)能等新能源的裝機(jī)容量在電力結(jié)構(gòu)中的比重不斷上升,對(duì)穩(wěn)定電力供應(yīng)的需求也在增長(zhǎng)。
目前,國(guó)內(nèi)大規(guī)模的新型儲(chǔ)能主要以電源側(cè)新能源配儲(chǔ)模式布局。其中,能源央企為了保障投資收益率、節(jié)約成本,往往采用符合政策要求的最低配比、最短時(shí)長(zhǎng)、最低成本配儲(chǔ)策略。這種成本導(dǎo)向的1-2h短時(shí)儲(chǔ)能電站難以支撐整個(gè)新型電網(wǎng)的快速變革。相較于短時(shí)儲(chǔ)能,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能更能有效地實(shí)現(xiàn)電力平衡,將可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)移到電力需求高峰時(shí)段,從而平衡電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)規(guī)?;娔軆?chǔ)存。
此外,諸如天然氣管道運(yùn)輸阻塞、煤炭供應(yīng)短缺等外部不可抗力因素,可能會(huì)導(dǎo)致能源資源出現(xiàn)多日甚至季節(jié)性的供應(yīng)緊張,進(jìn)而推高電價(jià)。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的另一個(gè)重要應(yīng)用是在極端天氣條件下確保電力供應(yīng),從而降低社會(huì)用電成本。
近年來(lái),長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)逐漸受到關(guān)注,并迅速激發(fā)了技術(shù)研究和資本投資的熱潮。
從政策層面來(lái)看,對(duì)新能源配套儲(chǔ)能的要求已從初期的強(qiáng)制性配儲(chǔ)向獨(dú)立儲(chǔ)能、共享租賃儲(chǔ)能等競(jìng)爭(zhēng)性配置發(fā)展,儲(chǔ)能調(diào)節(jié)占比等要求已從原先的10%-20%逐步上升至15%-30%,而且儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)也從最初的1-2小時(shí)增加到了4-5小時(shí)。這一趨勢(shì)表明,高比例新能源下的電力系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的要求也日益增加,儲(chǔ)能的重要性與日俱增。
2.政策持續(xù)加碼,商業(yè)化進(jìn)程加快
根據(jù)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)(LDES)與麥肯錫聯(lián)合發(fā)布的報(bào)告,預(yù)測(cè)從2025年起,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)的規(guī)模將顯著擴(kuò)大。預(yù)計(jì)到2030年,全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到4?8TWh,而到2050年,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的儲(chǔ)電量有望占到全部?jī)?chǔ)電量的95%。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能正在快步走向儲(chǔ)能大市場(chǎng)的舞臺(tái)中心。
當(dāng)前,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能以抽水蓄能為主,占據(jù)了整個(gè)電網(wǎng)儲(chǔ)能份額的78%。然而,隨著新能源的快速發(fā)展,抽水蓄能電站面臨建設(shè)周期較長(zhǎng)(通常為5-10年)、選址要求高、初始投資成本較高等挑戰(zhàn)。因此,國(guó)家亟需更適合新能源快速發(fā)展的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。
為了促進(jìn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展,全球眾多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)采取了一系列積極的政策措施。2023年7月,山東省發(fā)布的《關(guān)于支持長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能試點(diǎn)應(yīng)用的若干措施》提供了一系列優(yōu)惠政策,如優(yōu)先接入電網(wǎng)、提高容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)、減免輸配電價(jià)等,旨在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。同時(shí),內(nèi)蒙古自治區(qū)要求市場(chǎng)化新能源項(xiàng)目按裝機(jī)容量至少配置15%的儲(chǔ)能設(shè)施,持續(xù)時(shí)間不少于4小時(shí)。截至2022年,已有18個(gè)省、自治區(qū)、直轄市提出了對(duì)儲(chǔ)能配置的要求,要求配置時(shí)間不少于4小時(shí)。
2024年1?24日,國(guó)家能源局發(fā)布《國(guó)家能源局公告2024年第1號(hào)》,共有56個(gè)項(xiàng)目被列為新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目,其中包括26個(gè)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)項(xiàng)目。
56個(gè)新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目中各技術(shù)路線(xiàn)占比
2024年3?1日,國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于新形勢(shì)下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出推動(dòng)新型儲(chǔ)能多元發(fā)展,推動(dòng)長(zhǎng)時(shí)電儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能、熱(冷)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用。
這些政策舉措體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的重視,旨在解決日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)問(wèn)題,并加速其商業(yè)化進(jìn)程。
3.長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)與全鐵液流電池
在政策引導(dǎo)下,新型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)如何快速發(fā)展?
這是當(dāng)前長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的核?問(wèn)題,涉及技術(shù)、資本與市場(chǎng)等諸多挑戰(zhàn)。為了確保長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)能夠健康、穩(wěn)定地發(fā)展,當(dāng)前國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了一系列政策引導(dǎo),另外還需要在技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)機(jī)制建設(shè)等多個(gè)層面發(fā)力,以增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)的內(nèi)在動(dòng)力,并逐步實(shí)現(xiàn)從政策引導(dǎo)向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能快速發(fā)展取決于兩個(gè)關(guān)鍵因素:降本增效,以及構(gòu)建一個(gè)關(guān)于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的儲(chǔ)能收益模型。一旦建立了能夠確保項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行性的收益模型,新型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目有望成為市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的新興萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)。
本文將以全鐵液流儲(chǔ)能為代表,著重從降本增效角度談?wù)勅绾斡欣陂L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展。
一是研發(fā)新型低成本儲(chǔ)能材料與創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)。
目前,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的主要路線(xiàn)包括抽水蓄能、液流儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)熱、壓縮空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等。在這些技術(shù)路線(xiàn)中,抽水蓄能的市場(chǎng)滲透率最高,但由于受選址條件、建設(shè)周期長(zhǎng)的限制,未來(lái)成本可能會(huì)上升。壓縮空氣儲(chǔ)能在一定程度上會(huì)受到自然資源的限制,且經(jīng)濟(jì)性與選址的靈活性往往難以同時(shí)滿(mǎn)足。熔鹽儲(chǔ)熱和氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較低,導(dǎo)致度電成本較高。與其他路線(xiàn)相比,液流儲(chǔ)能中的全鐵液流電池在應(yīng)用場(chǎng)景、儲(chǔ)能效率及經(jīng)濟(jì)性等方面展現(xiàn)出綜合優(yōu)勢(shì)。
主要的幾種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)分析對(duì)比
在眾多長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)中,全鐵液流儲(chǔ)能技術(shù)以其本征安全性、超長(zhǎng)壽命、環(huán)境友好性和強(qiáng)大的擴(kuò)容性等顯著優(yōu)點(diǎn)而脫穎而出。此外,該技術(shù)在中國(guó)可以實(shí)現(xiàn)完全自主可控的技術(shù)、資源和產(chǎn)業(yè)鏈,預(yù)計(jì)將在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域打開(kāi)巨大的成長(zhǎng)空間。
?2016年起,巨安儲(chǔ)能致力于開(kāi)發(fā)國(guó)際首創(chuàng)、全球領(lǐng)先的堿性全鐵液流電池技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年的深入研究與創(chuàng)新,巨安儲(chǔ)能于2022年實(shí)現(xiàn)了這一技術(shù)的規(guī)?;a(chǎn),并成功進(jìn)入市場(chǎng)。該電池采用環(huán)保的堿性水溶液體系,具有本征安全特性。通過(guò)選用基于鐵的分子活性材料作為正負(fù)極活性物質(zhì),不僅在經(jīng)濟(jì)成本上取得了顯著優(yōu)勢(shì),而且由于鐵元素資源豐富、易于獲取,不受限于稀缺礦產(chǎn)資源的依賴(lài),從而極大提升了電池技術(shù)的環(huán)境可持續(xù)性。
確??蛻?hù)既能“用得起”,又能安心使用,這正是巨安儲(chǔ)能的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。
二是促進(jìn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。
巨安儲(chǔ)能自成立之初,就關(guān)注與長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能供應(yīng)鏈生態(tài)體系各參與方的協(xié)同合作,及可持續(xù)性發(fā)展,本著合作共贏、開(kāi)放務(wù)實(shí)的原則,目前已與液流電池產(chǎn)業(yè)鏈各龍頭企業(yè)建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。以技術(shù)創(chuàng)新、品質(zhì)提升、降本增效為目標(biāo),鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)鏈中各合作伙伴采用新技術(shù)、新模式和新方法,提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,協(xié)同關(guān)鍵材料合作伙伴共同開(kāi)發(fā)適配于全鐵液流體系的離子交換膜、雙極板、碳?xì)值群诵奈锪?,提高全鐵液流體系產(chǎn)品的先進(jìn)性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性,促進(jìn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展。
2023年7月,巨安儲(chǔ)能聯(lián)合石墨雙極板戰(zhàn)略合作伙伴申報(bào)工信部高質(zhì)量發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目,并于10月底正式獲批。11月23日,巨安儲(chǔ)能與戰(zhàn)略合作伙伴正式簽訂工信部高質(zhì)量發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目合作協(xié)議,在石墨雙極板產(chǎn)品研發(fā)展開(kāi)深度合作,進(jìn)一步推動(dòng)液流儲(chǔ)能技術(shù)在我國(guó)能源領(lǐng)域的快速發(fā)展。
巨安儲(chǔ)能是一家液流電池全棧開(kāi)發(fā)的鏈主企業(yè)
巨安儲(chǔ)能公司通過(guò)全面布局儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)了從電解液、電堆、電控、管路系統(tǒng)到系統(tǒng)集成的垂直整合,通過(guò)多方協(xié)作和技術(shù)集成,公司能提供一站式的儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。
在儲(chǔ)能電站建設(shè)完成并交付給業(yè)主后,巨安儲(chǔ)能還會(huì)提供包括定期檢查、維護(hù)、軟件升級(jí)和性能優(yōu)化等在內(nèi)的后期運(yùn)維服務(wù),確保儲(chǔ)能系統(tǒng)在整個(gè)生命周期內(nèi)都能保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)和最高的經(jīng)濟(jì)效益。
2023年7月,首臺(tái)“250kW全鐵液流儲(chǔ)能系統(tǒng)”成功下線(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行,并已完成了3000小時(shí)的充放電穩(wěn)定性認(rèn)證。位于黃石華創(chuàng)科技園的80kW/80kWh全鐵液流儲(chǔ)能工商業(yè)側(cè)項(xiàng)目,已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行一年。2023年12月,巨安儲(chǔ)能團(tuán)隊(duì)僅用10天時(shí)間完成了湖北長(zhǎng)江電氣“1MW/8MWh全鐵液流儲(chǔ)能項(xiàng)目”的建設(shè)。2024年2月4日,此項(xiàng)目鐵基液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)了科技廳的成果鑒定,鑒定結(jié)果為該套儲(chǔ)能系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著,達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,獲得專(zhuān)家組的一致認(rèn)可。
目前,巨安儲(chǔ)能已與“五大六小兩網(wǎng)兩建”等多個(gè)電力集團(tuán)簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議及項(xiàng)目訂單。其中,兩個(gè)項(xiàng)目被納入國(guó)家首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備(項(xiàng)目),五個(gè)項(xiàng)目被納入湖北省新型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。目前在手意向訂單金額已達(dá)到25億元。當(dāng)前,巨安儲(chǔ)能已進(jìn)入商業(yè)化的高質(zhì)量批量交付階段。這只是萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步,未來(lái),巨安儲(chǔ)能計(jì)劃在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)能布局。
三是利用大規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢(shì)。
巨安儲(chǔ)能生產(chǎn)基地包括電解液生產(chǎn)線(xiàn)、電堆智能生產(chǎn)線(xiàn)、系統(tǒng)模塊集成生產(chǎn)線(xiàn)和產(chǎn)品測(cè)試線(xiàn),并聯(lián)合關(guān)鍵材料戰(zhàn)略合作伙伴共研、共建隔膜生產(chǎn)線(xiàn)、雙極板生產(chǎn)線(xiàn)、高功率碳?xì)稚a(chǎn)線(xiàn)。打造完整的鐵基液流儲(chǔ)能系統(tǒng)供應(yīng)生態(tài)鏈。
巨安儲(chǔ)能繼首個(gè)MW級(jí)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品制造基地之后,正在建設(shè)GW級(jí)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。目前已具備鐵基液流電池一體化儲(chǔ)能產(chǎn)品研發(fā)制造能力,工商業(yè)儲(chǔ)能電站、光儲(chǔ)充一體化電站、新能源儲(chǔ)能電站的系統(tǒng)集成和智能運(yùn)維能力,可為用戶(hù)提供完整的大規(guī)模、高安全、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能電站整體解決方案和一站式能源管理服務(wù)。
巨安儲(chǔ)能的“雙萬(wàn)”產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)計(jì)劃
巨安儲(chǔ)能利用大規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢(shì),通過(guò)規(guī)劃建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)電解液產(chǎn)線(xiàn)和萬(wàn)臺(tái)產(chǎn)能的電堆產(chǎn)線(xiàn),實(shí)現(xiàn)降本增效。這一舉措不僅有助于分?jǐn)偣潭ǔ杀?、提高原材料采?gòu)議價(jià)能力,還可以?xún)?yōu)化生產(chǎn)工藝和技術(shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外,自主建設(shè)產(chǎn)線(xiàn)可以更好地控制成本和供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn),確保生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)提高生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平,巨安儲(chǔ)能將進(jìn)一步優(yōu)化成本結(jié)構(gòu),為市場(chǎng)提供更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。
四是通過(guò)技術(shù)升級(jí)實(shí)現(xiàn)效率提升。
巨安儲(chǔ)能以安全、高效、智能、可靠為目標(biāo),逐年加大研發(fā)投入,穩(wěn)步推進(jìn)鐵基液流儲(chǔ)能系統(tǒng)的迭代升級(jí)。
通過(guò)優(yōu)化電解液配方工藝,提高了循環(huán)壽命,拓寬了儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景。電堆方面,高離子電導(dǎo)率隔膜提高了電堆的功率密度,流場(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化提高了液體分布的均勻性,結(jié)構(gòu)改進(jìn)節(jié)省了物料成本同時(shí)提高了電堆的耐用性和可靠性。另外,針對(duì)鐵基電解液自主研發(fā)的BMS系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康狀態(tài)并進(jìn)行智能化管理,提升了系統(tǒng)效率,延長(zhǎng)了使用壽命。集成化的模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性,以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
巨安儲(chǔ)能作為鐵基液流電池領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè),始終致力于技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新,不斷突破技術(shù)瓶頸,引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)作為推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵力量,已經(jīng)成為全球范圍各個(gè)國(guó)家互相競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅有助于促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)并構(gòu)建完善的能源供給體系,還能夠增強(qiáng)我國(guó)在全球能源轉(zhuǎn)型中的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。可以通過(guò)產(chǎn)業(yè)政策扶持、技術(shù)研發(fā)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)以及完善市場(chǎng)體系等多個(gè)方面協(xié)同發(fā)力,推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;鲩L(zhǎng),增強(qiáng)我國(guó)在全球儲(chǔ)能領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
?2023年下半年起,4小時(shí)及以上的儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)始嶄露頭角,并預(yù)計(jì)在2024年迎來(lái)爆發(fā)性增長(zhǎng),這一年很可能成為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的新紀(jì)元。巨安儲(chǔ)能已經(jīng)做好準(zhǔn)備,全力推動(dòng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的突破,為實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。以全鐵液流儲(chǔ)能為代表的長(zhǎng)時(shí)電儲(chǔ)能將能夠更好地適應(yīng)市場(chǎng)變化,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,為電網(wǎng)穩(wěn)定和能源轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)實(shí)的支撐。
原標(biāo)題:全鐵液流電池:開(kāi)啟長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能新時(shí)代