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能源转型中储能发展的几点认识

来源: | 作者: | 发布时间: 2023-12-13 | 563 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

  当今世界能源发展朝着清洁低碳、安全高效的方向不断推进,呈现转型加快、跨界融合、创新活跃的大趋势。逐步构建以可再生能源为主体的能源系统,并深度融合新型能源技术解决面临的新挑战已成为世界各国的共同选择。为促进新能源消纳、提升电力系统灵活性,储能广泛应用于电力系统的发、输、配、用各环节。但目前储能存在技术经济性不高、位置独立分散、利用率低下,且成本疏导途径及盈利能力受限等问题。为更好地促进储能发展,应紧密结合能源转型的特点,厘清储能发展内在逻辑、面临的挑战及需要的产业环境等问题。

  一、“新能源+储能”将成为未来能源电力系统的基础设施

  能源发展正经历以煤、油等高能量密度为主的利用形式迈向以风光等低能量密度能源为主的利用形式,该变化也是太阳能的间接利用到直接利用的过程。太阳能的直接利用省去了中间较多转换环节,实现了能源“所见即所得”的规模化开发利用,但其面临着能源来源的不确定性、利用的波动性和存储的不易性等挑战。为实现低能量密度能源的高质量利用,储能将发挥能量“压缩机、调制机”的功能,实现低密度、波动性能源的高密度、可控性利用,达到“类常规电源”的效果,故在能源转型中“新能源+储能”将成为能源的重要利用形式和基础设施。

  二、未来廉价的规模化储能将以一次能源的直接存储为主,而储电等主要应用在高电能品质要求等场景

  广义的储能可根据存储介质的形态分为一次能源的存储、中间能源的存储和终端能源的存储,且终端能源的存储难度、时长、成本较一次能源的直接存储更大、更短和更昂贵1 。电化学储能由于其物理活性远高于直接存储的一次能源,故其大规模应用必将引起成本大幅上升;而储氢、抽蓄、压缩空气储能、储热等是对原料或中间能源形式的存储,其存储成本较低,更容易实现规模化发展。因此,未来廉价的规模化储能将更多以原料的存储形式存在,而对能源品质要求较高的则主要以储电等终端能源存储的形式存在。为了更好利用储电等高级能源形式,可采用储能云等模式实现储能的集群调度从而达到规模化应用。

  三、需求的多样性决定未来储能朝着技术多元化、应用场景广泛化的方向发展

  市场需求导向将很大程度影响储能发展,当前行业将储能经济性作为衡量储能发展能否取得重大突破的关键评判因素,导致储能技术发展呈现单一化,仅蓄电池和锂电池发展较快。随着新能源渗透率不断提升、能源安全约束日益突出,从系统角度考虑,储能将成为系统刚需。

  综合不同储能技术的特点及应用场景可知,不同技术类型的储能可共同解决能源电力系统在不同时间尺度、空间范围内的供给侧与需求侧平衡问题,互为补充、相得益彰,部分刚需场景储能经济性不再成为储能发展的限制因素。以抽水蓄能和电化学储能为例,抽蓄储能主要解决大时间尺度、大区域范围内的系统调峰平衡问题,适用于集中式新能源发展;而电池储能更多解决小时间尺度、局部地区的系统功率平衡问题,适合分布式新能源发展;两者并非完全替代关系,简单地将电池储能和抽蓄储能进行技术经济性对标容易导致决策误判。

  四、应站在能源系统的高度看待未来储能产业发展

  当前储能产品存在沿袭动力电池制造体系的“路径依赖”问题,若仅认为储能是电池行业的延伸,延续电池行业“生产—使用—回收”视角看储能产业的思路,那么相关从业者将无法突破一般电池供应商的身份认知,产品创新、商业模式创新受到限制,业务链条难以向下游延伸。

  未来,储能产业的真正竞争压力来自其他能源电力技术进步带来的市场空间挤压,而并非仅仅同业间的技术路线之争或产能比拼,只有站在整个能源行业的角度才能发现储能在整个行业生态链中的真正价值空间。

  图 1 传统视角和能源系统视角下的储能产业发展

  五、储能经济性的持续改善在于“开源节流”

  当前“新能源+储能”相较于传统化石能源的经济性不高是限制储能进一步发展的关键因素2,为促进能源转型,需通过“开源”“节流”实现储能经济性的不断改善。

  节流方面,主要通过提升储能全寿命周期的技术经济性从而达到降低储能成本的目的。可通过提高储能循环寿命、研发新型廉价替代材料、标准化生产流程、储能资源梯级利用和回收循环利用等手段实现储能全寿命周期的技术经济性的改善。如实现锂电池80%充放电深度下循环寿命超万余次;研发替代贵金属镍和钴电极的新型电池技术;拓展储能梯次利用场景,同时在技术层面上实现物尽其用,尽可能降低储能退役时的剩余容量(如将原先80%剩余容量即退役的电池改善到剩余容量60%时再退役),从源头上延缓电池退役;通过电池生产端的标准制定实现电池回收阶段自动化生产线的标准化统一筛选、拆解、匹配等流程。