7 儲(chǔ)能新技術
1.鈉離子電池商業進程加速中(zhōng)
可用資源豐富,鈉電池(chí)性能優於鋰電池,綜(zōng)合性價比較高。
鈉電池快(kuài)充性能優異(常溫下充電15min電量即可達到80%)、低溫性能良好,常(cháng)溫條件下循環壽命為4k-5k次,能量密度持平鐵鋰。2022年全球已探明的鋰資源量約(yuē)為8900萬噸,一半以上(shàng)分布於南美洲(zhōu),我國鋰資源總量為510萬噸(dūn),全球占比僅為6%,65%的鋰原料需要進口。而鈉的地殼豐度遠(yuǎn)高於鋰且(qiě)廣泛分布於全球各地,海水中即(jí)含有豐富(fù)的氯化鈉。
鈉電池相較鐵(tiě)鋰和5係三元單瓦時成本分別(bié)下(xià)降45%-55%左右,商業化進程加速。
我們假設鈉離(lí)子電池電芯材料、殼(ké)體材料用量以及製造(zào)費用和磷酸鐵鋰電池一致,采用層狀氧化物和普魯士藍的鈉電池(chí)電芯單wh材料成本分別為0.27/0.22元(yuán),若計入箱體和製造費用,假設合格率為90%,則單wh成本分別為0.47/0.42元,相較磷酸鐵鋰電池的單wh成本(0.8元)和NCM523電池(1.04元)分別有45%和55%左右(yòu)的降幅。
代表廠商包括(kuò)NatronEnergy、NAIADES、FARADION、鈉創新能源(yuán)、中科海納、寧德時代。
2.液流電池長時性(xìng)能更優
液流電池正負極(jí)電解液分離(lí),性能優(yōu)異,鐵鉻、全釩(fán)為(wéi)兩大商用方向(xiàng)。
液流電池是正負極電解液分開,各自循環的一種高性能蓄電池,具有容量高、使用(yòng)領域(環境)廣、循環使(shǐ)用壽命長的特點。根據電極活性物質的不同可分為鐵鉻、全釩、鋅溴等,鐵鉻和全釩兩(liǎng)種為(wéi)目前主流商用方向。
鐵鉻電池循環(huán)壽命超長,運行溫區(qū)較廣,降本在(zài)即(jí)。
2022年全球鉻鐵礦資源量(liàng)約120億噸,南非占據半(bàn)壁江山(shān),我國與鉻礦開采國(guó)均保持(chí)正常的貿易合作,供應(yīng)格局(jú)尚可。鐵鉻液(yè)流電池毒(dú)性和腐蝕性較低(dī),理(lǐ)論循(xún)環次數可達萬次以上,整體使用壽命可以達到20年以上,成本方麵,未來綜合(hé)成本或可接近抽水蓄能。
全釩電(diàn)池性能優異,可用(yòng)釩資源豐富,但成本較高。
我國釩資源豐富,2022年全球已探明的釩資源量約為6300萬噸,我國(guó)釩資源總量為950萬噸,全(quán)球占比15%,2020年中國攀鋼集團公司釩企業產能(折合成(chéng)V2O5)世界排名第一。釩電(diàn)池安全性高(gāo),循環壽命高達16000次,擴容能力強,適合大型儲(chǔ)能場景,且(qiě)電解(jiě)液便於回收,效率75%以上。全釩電池(chí)能量密度同時成本較(jiào)高。
3.光熱儲能:調(diào)峰調頻優勢獨具
光熱發電作為儲能(néng)具有天(tiān)然優勢(shì)。
太陽能光熱發電機組既具備同步電源特性(xìng),同時配置了熱儲(chǔ)存係統,因此既有一次調頻的(de)功能,同時(shí)也能進行二次調頻。根據(jù)我國2018年投產的三座太陽能光熱發電示範項目的驗收結果,光熱機組調峰深度最大可達80%;爬坡速度快(kuài),升降(jiàng)負荷速率可達每分鍾3%~6%額(é)定功(gōng)率,冷態啟動時間1小時左右、熱態啟動(dòng)時間約25分鍾,調節性(xìng)能優於煤電。
平價有望(wàng)到來,光伏光熱互補具有成本優勢。
根據中控太陽能,以德令哈市為例,分別利用光伏+電池、光伏+抽水蓄能、光伏+塔式光熱三種技術路線來設計年發電量為400GWh/年的“發電+儲能”係(xì)統:光熱儲能調峰電(diàn)站為光伏配置20%熔鹽儲能服務可以有效解決(jué)光伏棄光問題;同時,在相同的(de)儲能調峰補貼下,光伏+光熱儲能調峰電站的(de)綜合上網電價(jià)低於光伏+鋰電池儲能;而當儲能(néng)補貼高於0.12元/kWh時(shí),光伏+光熱儲能(néng)調(diào)峰電站的上網電價能夠(gòu)小於火電脫硫標(biāo)杆上網(wǎng)電價0.3247元/kWh。
2021年(nián)來國家與地(dì)方層麵多次出台政策鼓勵光熱儲能發展,推動其在調峰等多場景應用,完善相關價格補償機製。根據CSTA,2021年我國光(guāng)熱發(fā)電類累計裝機容量已達(dá)到538MW,占全球(qiú)的7.91%。
4.重力儲能:在物理儲能中成本占優
重力儲能是一種機械式的儲能,主要(yào)原理(lǐ)是基於高度落差對儲能介質進行升降來實現儲能係統的充放電(diàn)過程(chéng)。
重力儲能優勢:1)初始投入成本僅需約3元/Wh,低於抽水蓄能和壓縮空(kōng)氣儲能成本(běn)。據測算,重力儲能度電成本約(yuē)為(wéi)0.5元/kWh,低於絕大部分電(diàn)化學儲能係統,在(zài)成本上具有優勢;2)安全性高,對建設環境要求不高,對環境破壞小;3)壽命(mìng)長,重力儲能平均壽命約30-35年,接(jiē)近抽水蓄能、壓縮空氣儲能。
中國天(tiān)楹(yíng):我國重(chóng)力儲能先(xiān)行者,首個重力儲能項目已簽約。2022年1月30日,中國天楹控(kòng)股子公司(sī)Atlas與(yǔ)重力儲能技術開發商瑞士EV公司簽署了《技術許可使用協議》,根據協議,EV授權Atlas在中(zhōng)國區獨家使用許可技術建造和運營重力儲能係統設施(shī)。5月20日,該項目落戶如東,是我國(guó)首個儲能示範項目,規模為26MW/ 100MWh,項目的(de)簽約有(yǒu)望加快我國重力儲能行業進展。
多種新型重力勢能儲能技(jì)術對(duì)比
5.壓縮空氣儲能技術已較為成熟
壓縮空氣儲能技(jì)術相對(duì)較為成熟。
壓縮空氣(qì)儲能是指(zhǐ)在電網(wǎng)負荷低穀期將電能用(yòng)於壓縮空氣,將空氣高壓密封在報廢礦井、儲氣罐、山洞、過期油氣(qì)井或新建儲氣井中,在(zài)電網負荷高(gāo)峰期釋放壓縮空氣推動汽(qì)輪機發電的儲能方式。相比興建鋼罐等壓力容器儲存的方式,利用鹽穴等地下洞穴建設大容量電站,將顯著降低原材料、用地等方麵的成本。按照工作(zuò)介質、存儲介質(zhì)與熱源可以分為:傳統壓(yā)縮空氣儲能係統(需要(yào)補燃)、帶儲熱裝置的壓縮空氣儲能係統、液氣壓(yā)縮(suō)儲能係統等。
國內已有項目投產(chǎn)落地。
2021年9月23日,山(shān)東肥城(chéng)鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲能調峰電站一(yī)期10MW示範電站順利通過發電並網驗收(shōu),二期300兆瓦項目也(yě)已啟動。2022年5月26日,金壇鹽穴壓縮空氣(qì)儲能國家試驗示範項目舉行投產儀式,標誌(zhì)著世界首座非補燃壓縮空氣儲能(néng)電站正式投入商業運行。
壓縮(suō)空氣儲能電站的定價(jià)機製還在探索階段,若能與抽水蓄能一樣采取兩部製電價(jià),將提高其經濟性。
6.飛輪儲能位於商業化早期
飛輪儲能是新型儲能技術之一,處於商業化早期。
通過電動/發電互逆式雙向電機,電能與(yǔ)高速運(yùn)轉飛(fēi)輪(lún)的機械動能之間的相互轉(zhuǎn)換與儲存。飛輪儲能具有使用壽命長(zhǎng)、儲能密度高、不受充放電次數限製、安裝維護(hù)方便(biàn)、對環(huán)境危害(hài)小等優點,可用於不間斷電源、應急電源、電網調峰和頻率(lǜ)控製。但目前飛輪儲能還具有很大(dà)的局限性,相對能(néng)量密度低、靜態損失較大,現僅處於商業化早期。
飛輪儲能技術主要結構和運行方法已經基本明確。
目前主要正處於(yú)廣泛的實驗(yàn)階段,小型樣機(jī)已經研製(zhì)成功並有應用於(yú)實際的例子,正向發展大型機的(de)趨勢發展,但是(shì)卻有非常多的難點,主(zhǔ)要集中在轉子的設計、磁軸承(chéng)、功率電子電(diàn)路、安全及保護特性、機械備份軸承。飛輪儲能係統優勢突出,應(yīng)用(yòng)廣泛,隨著技術(shù)的成熟和價格的降低,將會是儲能領域的一(yī)項新的革命。
2022年4月11日,2台1兆(zhào)瓦(wǎ)飛輪儲能裝置在青島地鐵3號線萬年(nián)泉路站完成安裝調試並順利並網,這是我國軌道(dào)交通行業首台具有完全自主知識產權的兆瓦級飛輪儲能裝置。