第七屆虹橋國際經(jīng)濟論壇“新型儲能驅動未來能源變革”分論壇11月5日在國家會展中心（上海）舉行。國家能源局黨組成員、副局長任京東在致辭中指出，新能源大規(guī)模發(fā)展對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行也帶來了新的挑戰(zhàn)，迫切需要加速發(fā)展以新型儲能為代表的電力系統(tǒng)調節(jié)能力。
圍繞新型儲能技術、業(yè)態(tài)和前景，與會業(yè)內專家積極建言獻策。多名專家表示，新型儲能是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的關鍵支撐，將催生能源新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，已成為世界各國搶占能源戰(zhàn)略和裝備制造業(yè)新高地的重要領域。 近年來，我國新型儲能行業(yè)在技術裝備研發(fā)、示范項目建設、商業(yè)模式探索、政策體系構建等方面取得了顯著進展，同時也在技術成熟度、盈利模式、產(chǎn)能利用率方面存在瓶頸。
從“源隨荷動”邁向“源網(wǎng)荷儲”
新型儲能是構建新型電力系統(tǒng)、建設新型能源體系的重要技術和基礎裝備。國際歐亞科學院院士、華北電力大學校學術委員會副主任牛東曉表示，新型電力系統(tǒng)有兩大核心特征，一是增強了對新能源的吸納能力，使得更高比例的新能源得以并入電網(wǎng)；二是系統(tǒng)引入了儲能技術，這不僅為電力系統(tǒng)帶來了新的元素，還實現(xiàn)了發(fā)電、輸電、用電和儲電（即“源網(wǎng)荷儲”）的精細化協(xié)同運行。儲能技術已成為新型電力系統(tǒng)的關鍵組成部分。
“新型儲能技術指的是除了抽水蓄能之外的儲能方式，這些技術包括但不限于：電化學儲能（鉛酸電池、鋰電池和液流電池等）、機械儲能（壓縮空氣儲能和飛輪儲能等）、化學儲能（例如氫儲能）、熱（冷）儲能技術等。”牛東曉表示，“電網(wǎng)側儲能技術的主要目的是維持電網(wǎng)的頻率和電壓穩(wěn)定，確保電網(wǎng)的可靠運行。新能源雖然具有環(huán)保和可再生的優(yōu)勢，但其輸出的不穩(wěn)定性對電網(wǎng)穩(wěn)定構成挑戰(zhàn)。儲能技術提供了一種有效的應對策略，通過在電力需求低時儲存能量，在需求高峰時釋放能量，從而平衡電網(wǎng)負荷。”
“此外，儲能技術還能參與電力市場交易，利用電價波動進行套利。”牛東曉進一步表示，在電價較低時儲存電力，在電價較高時出售電力，實現(xiàn)經(jīng)濟效益，這是一種基于市場機制的經(jīng)濟行為。
近年來，電力系統(tǒng)的運行模式正在經(jīng)歷從“源隨荷動”向“源網(wǎng)荷儲”多元互動的轉變。據(jù)牛東曉介紹，在以往的幾十年中，電力系統(tǒng)主要遵循“源隨荷動”的原則，即根據(jù)用電需求來規(guī)劃和指導發(fā)電廠的發(fā)電與輸電活動。在“源網(wǎng)荷儲”模式下，電力系統(tǒng)通過精細化控制電力負荷和儲能設施，能夠更有效地抑制電網(wǎng)中的頻率和電壓波動，從而增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這種模式的實施，不僅提高了電力系統(tǒng)的互動效果和運行效率，還有助于降低運營成本，并提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。
中國工程院院士、上海交通大學碳中和發(fā)展研究院院長黃震表示，能源供給側轉型的大趨勢是電力脫碳，包括風電、光伏發(fā)電在內的可再生能源，從補充能源走向主體能源。加之配以CCUS（碳捕集、利用與封存）的火電及核電作為保障性、調節(jié)性電源，共同構成零碳電力系統(tǒng)。在此基礎上，通過需求側的再電氣化和間接電氣化，實現(xiàn)綠電替代、綠色燃料替代和綠色原料替代。
“能源綠色轉型將引發(fā)數(shù)百萬億投資與產(chǎn)業(yè)機遇，一大批新技術、新行業(yè)、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式行將誕生。”黃震說。
發(fā)展長時、高安全性的新型儲能技術
實現(xiàn)“雙碳”目標，離不開新型儲能。中國科學院院士、南方科技大學碳中和能源研究院院長趙天壽表示，中國目前的能源結構以化石能源為主，其中太陽能和風能的占比相對較小，僅為5%。為了實現(xiàn)碳中和目標，計劃將太陽能和風能的占比提高至60%以上，使其成為能源結構中的主導力量。能源轉型的進程未能達到預期，主要受到新能源不可控性的影響。為了擴大新能源的利用規(guī)模，需要發(fā)展長時、高安全性的儲能技術。
“在提升太陽能和風能的利用規(guī)模方面，面臨的挑戰(zhàn)是如何克服這兩種能源的不穩(wěn)定性。”趙天壽表示，儲能技術能夠平滑這些能源的波動，提高它們的實際利用效率。儲能技術在新型電力系統(tǒng)中扮演著關鍵角色，它在發(fā)電側、電網(wǎng)側和用戶側都能發(fā)揮重要作用。
趙天壽表示，在發(fā)電側，當前政策要求可再生能源項目配置2—4小時的儲能。隨著太陽能和風能發(fā)電比例的增加，為了避免供電中斷，所需的儲能時長需要覆蓋這些能源的間歇性。在電網(wǎng)側，中國已經(jīng)建立了多條用于輸送風電和太陽能電力的跨區(qū)域電網(wǎng)，但由于發(fā)電側功率波動和供需不匹配，這些電網(wǎng)在低谷時段的輸電功率通常超過6小時，因此需要儲能技術能夠覆蓋這些時段，以實現(xiàn)削峰填谷，提高電網(wǎng)的利用率和輸電能力。
趙天壽認為，大型儲能技術有三大基本要求：首先是安全性和可靠性；其次是經(jīng)濟可行性，只有成本效益高的儲能技術才能被廣泛接受；第三是材料和安裝不受過多自然條件限制，以便于大規(guī)模應用。
數(shù)據(jù)顯示，中國儲能裝機主要以抽水蓄能和鋰電儲能為主，市場占有率超過98%。去年，以鋰電為主的新型儲能裝機規(guī)模達到31.4GW，同比增長260%。然而，儲能設備的利用率僅為9%。“這主要是由于現(xiàn)有儲能技術尚未完全成熟，面臨安全挑戰(zhàn)和地域限制，尤其是缺乏長時儲能解決方案。”趙天壽說。
趙天壽表示，液流電池作為一種新型儲能技術，具有安全性高、擴容方便和循環(huán)壽命長等優(yōu)勢，被視為有前景的長時儲能技術。從全生命周期成本來看，液流電池的度電成本有望與鋰電池和抽水蓄能相媲美甚至更低，預計未來其裝機規(guī)模將與鋰電池和抽水蓄能相當。
2019年諾貝爾化學獎得主、紐約州立賓漢姆頓大學教授斯坦利·惠廷厄姆在主旨演講中表示，鋰電池系統(tǒng)未來5到10年將依舊在市場中占主導地位。短期內不太可能有其他產(chǎn)品或系統(tǒng)能夠取代鋰電池，因為鋰電池產(chǎn)量以億計，而且價格已經(jīng)非常低，其他任何電池系統(tǒng)都很難與之競爭。
“無論在中國還是世界范圍內，大家都對鈉基電池很感興趣，但個人認為其市場非常有限。”惠廷厄姆認為，鈉基電池的能量密度只有鋰電池的一半，需要更高的系統(tǒng)平衡成本以及與安全相關的顧慮。另外，燃料電池將發(fā)揮重要作用，特別是在重型運輸場景中。大型重卡行駛距離長，當前電池難以滿足續(xù)航需求，更可能需要氫燃料電池。
原標題：從“源隨荷動”邁向“源網(wǎng)荷儲” 新型儲能驅動未來能源變革
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