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三箭齊發破解化學儲能困局
發布時間:2021-10-25 09:49:31  瀏覽次數:
編者按:在化學儲能大勢所趨的情形下,有媒體甚至發出“風電配儲,有多難?”之問。對此,來自廣東煤基碳材料研究院的專家表示,政策利好、技術進步和市場驅動,可破解包括風電在內的新能源化學儲能困局。

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國家相關部門發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》(以下簡稱指導意見)后,化學儲能成為業界關注的熱點。
近期有多家媒體就此議題刊發報道,對于新能源化學儲能問題展開討論,尤其是大型風電和地面光伏電站新增儲能問題,業界內外表達了諸多不同看法。
對此,來自廣東煤基碳材料研究院的專家指出,化學儲能成為未來解決能源問題的一種可靠途徑,是毋庸置疑的。
該專家分析指出,政策利好、技術進步和市場驅動三箭齊發,可破解包括風電在內的新能源化學儲能困局。


政策利好:多地出臺鼓勵政策 
早在國家出臺指導意見之前,已經有多地政府意識到支持化學儲能對可再生能源的推動作用,紛紛出臺相關政策給予支持。
據介紹,“十四五”開端,山西、寧夏、青海、內蒙古、貴州、河南等多個省份發布新能源配置儲能方案,光伏+儲能也將成為未來光伏電站開發的主流模式。
該專家指出,隨著光伏、風電在整個電力系統中滲透率不斷提高,新能源如何適配電網成為重中之重。其中,儲能的重要性不言而喻。
山西省大同市人民政府發布《大同市關于支持和推動儲能產業高質量發展的實施意見》,其中指出,“十四五”期間,大同市增量新能源項目全部配置儲能設施,配置比例不低于5%;存量新能源項目鼓勵企業分期適量配置,優先對微電網、增量配電、獨立園區等具備條件的用戶配置。寧夏自治區發改委《關于加快促進自治區儲能健康有序發展的指導意見(征求意見稿)》明確指出要在新能源富集的寧東、吳忠、中衛地區先行開展儲能設施建設。建設“新能源+儲能”示范應用項目,并在全區推廣應用;“十四五”期間,新能源項目儲能配置比例不低于10%、連續儲能時長2小時以上。原則上新增項目儲能設施與新能源項目同步投運,存量項目在2021年底前完成儲能設施投運。從2021年起,對于達到以上要求的新增新能源企業,在同等條件下優先獲得風光資源開發權。
青海省發布《關于印發支持儲能產業發展若干措施(試行)的通知》,試行稿明確要積極推進儲能和可再生能源協同發展,實行“新能源+儲能”一體化開發模式。新建新能源項目配置儲能設備比例不低于10%、儲能時長2小時以上。并對儲能配比高、時間長的一體化項目給予優先支持。實行“水電+新能源+儲能”協同發展模式,新建、新投運水電站同步配置新能源和儲能系統,使新增水電與新能源、儲能容量配比達到120.2,實現就地平衡。此外,試行稿明確,對"新能源+儲能”、"水電+新能源 + 儲能”項目中自發自儲設施所發售的省內電網電量,給予每千瓦時0.10元運營補貼,經省工業和信息化廳認定使用本省產儲能電池60%以上的項目,再增加每千瓦時0.05元補貼,補貼對象為2021、2022年投產的電化學儲能項目,補貼時限暫定為202111日至 20221231日。
內蒙、山東、陜西、河南、湖南、貴州等地也出臺相關政策,或給予補貼,或提供資源,或要求電網優先采購。

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技術進步:大幅提高性價比
來自廣東煤基碳材料研究院的專家介紹說,化學電源領域的技術不斷進步,在大幅度提高化學儲能的性能的同時,也在不斷降低其成本。
近年來,以碳作為鉛酸電池活性物質載體可大大提高其比能量和比功率。這種電池的原型——鉛碳超級電池,其結構相當于將一個雙電層電容器與傳統的鉛酸電池并聯使用,使鉛碳電池兼具了傳統鉛酸電池的高能量和電容器的高比功率。由于碳能夠起緩沖器的作用,與鉛負極分擔充/放電電流,特別是在高倍率電流充/放電時,復合負極板中的碳首先快速響應,能夠減緩大電流對鉛負極板的沖擊,顯著提高了電池的使用壽命。
鋰離子電池具有輸出電壓高、比能量高、比功率高、充放電效率高、循環壽命長、自放電小、環境友好等諸多優點,但是應用于大容量儲電仍然面臨電池的安全性和成本問題。有了各種安全性的電極材料、電池內外安全保護措施以及合理安全的電池結構設計,鋰離子電池的安全性問題將大大改善。同時,隨著材料制備技術的發展和電池制備工藝的改進,鋰離子電池成本也有望進一步降低,這將促使鋰離子電池逐步向大功率系統如電動汽車和大規模儲能電池等領域擴展,可能成為儲能領域的領先者。
我國雖然還沒有建成鈉硫儲能電站,但在日本,有多達30個鈉硫電池儲能電站用于電網調峰,總功率達到20MW。鈉硫電池最大的問題是需要在290℃以上的溫度工作,對電極材料的穩定性提出了更高的要求,尤其是陶瓷隔膜和硫電極的抗腐蝕性能有待進一步提高,同時鈉硫電池的高成本也是制約其發展的重要因素。但是隨著材料技術的發展以及材料成本和制作成本的優化,鈉硫電池必將在儲能領域占據重要的一席之地。
液流電池是一種大規模高效電化學儲能電池。由于具有單獨的活性物質儲液罐,液流電池的輸出功率和容量相對獨立,系統設計靈活,能量效率高,可深度放電而不損壞電池,自放電低,使用壽命長,設備維護和改造簡單,不受地域限制,成本低廉,安全環保,在智能電網領域發揮著重要的作用。目前研究和應用最廣泛的是全釩液流電池。全釩液流電池作為液流電池的代表,由于具有啟動快、成本低、可靠性好、操作維護費用低、使用靈活等特點,已廣泛應用于儲能電站、電網調峰等領域。

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市場驅動:構建新型電力市場
業界有諸多專家認為,建立健全的儲能價格機制以及有效的“新能源+儲能”項目激勵機制將成為未來破局關鍵。指導意見提出到 2025 年,實現新型儲能從商業化初期向規?;l展轉變,其中“建立電網側獨立儲能電站容量電價機制、研究探索將電網替代性儲能設施成本收益納入輸配電價回收”的表述是振奮市場的強心劑。
有專業機構發布相關研究報告指出,在全球多數市場中,風電配儲項目的經濟性都表現不佳,只有少數市場中存在可行的“風電儲能”商業模式。如果風儲項目僅用于單個應用場景,則經濟效益偏低;若項目能投入多個應用場景,經濟效益會大大改善。
有專家更指出,推行新的分時電價機制,有助于提高可再生電力資源利用效率,加快推進能源系統轉型升級。同時,也將新型儲能發展創造更大的空間。
來自廣東煤基碳材料研究院的專家強調,以風光為代表的可再生能源比例越來越大,發電出力曲線也會因此變化。執行分時電價機制,就是將需求側的靈活性資源與供應側的波動性曲線相匹配,這有利于建立新型電力系統和新型電力市場,助推化學儲能突飛猛進。

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內容來源:碳氫科技、人民網、人民日報海外網、中國能源報、新能源網、華創新風

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