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全球加速拓展储能蓝海
日期:2022-08-23   [复制链接]
责任编辑:yutianyang_tsj 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
日前,挪威可再生能源投资商Magnora公司和加拿大阿尔伯塔投资管理公司分别宣布进军英国电池储能市场。储能是解决风、光等可再生能源系统波动性、间歇性问题的有效技术。随着全球加速迈向碳中和、逐步提高可再生能源占比,储能也迎来了快速发展的机遇期。

新型储能支撑能源绿色转型

未来10年全球储能市场有望强劲增长


大力发展可再生能源、提高可再生能源占比,是全球应对气候变化、实现能源转型的关键途径之一。相比于传统化石能源,可再生能源发电普遍存在间歇性、波动性等问题,需要依靠储能技术来进行调节,发展储能成为各国能源转型的关键支撑。

近年来,随着各国纷纷提出碳中和目标,全球储能产业呈现出蓬勃发展局面,由商业化初期向规模化发展转变。据中关村储能产业技术联盟(CNESA)全球储能项目库统计,2021年,全球新增投运电力储能项目装机规模18.3吉瓦,同比增长185%。其中,新型储能新增投运规模最大,首次突破10吉瓦,达到10.2吉瓦,是2020年的2.2倍。

与此同时,全球储能技术也迎来飞速发展。新型储能技术中,锂离子电池技术发展最快,目前所占市场份额最大;全钒液流电池、压缩空气储能已具备大规模产业化条件;钠离子电池、铅碳电池、锌基液流电池等也已初步具备产业化条件。

随着电池组成本继续下降、可再生能源渗透率不断提高,以及对储能等灵活性资源的需求增加,未来10年全球储能市场有望强劲增长。彭博新能源财经今年3月发布的报告预计,从2022年到2030年,全球储能市场将以30%的复合年均增长率增长。2030年全球新增储能装机容量将达到58吉瓦,是2021年创纪录值(10吉瓦)的近6倍。该机构表示,尽管供应链限制在短期内抑制了储能部署,但更多市场开始将电池用于大容量应用领域,如辅助服务和削峰填谷等。

中美引领全球储能市场增长

中国将持续主导亚太储能市场发展


美国、中国引领全球储能市场的发展。CNESA统计数据显示,2021年两国新增储能装机容量分别占全球的34%和24%。彭博新能源财经预计,2022—2030年,美国和中国仍将是全球最大的两个储能市场。

当前,美国是全球最大、增速最快的储能市场。国务院发展研究中心国际技术经济研究所指出,美国政府从配置目标、财政支持、技术研发等方面出台政策鼓励储能项目的研发、示范与应用,其中投资税收抵免(ICT)政策激励取得的效果较为明显。美国储能产业经过多年发展,已形成清晰的技术路线和有效的商业模式,市场化机制成熟,经济性快速提高。伍德麦肯兹7月28日发布的《全球储能展望》表示,未来10年美国仍将是储能市场的领导者,到2031年美国将成为年均部署27吉瓦储能系统的储能市场。

在中国,储能政策和市场环境是促进储能产业发展的关键。近一年多来,从国家到地方各层面密集出台了一系列储能利好政策。例如,今年3月21日,国家发改委、国家能源局发布《“十四五”新型储能发展实施方案》,提出到2025年,新型储能从商业化初期向规模化发展转变,到2030年,实现新型储能全面市场化发展。

当前,国内大规模储能项目陆续启动,储能技术进步迅猛。同时,调峰、调频辅助服务和峰谷电价套利是当前中国电化学储能最主要的收益渠道,储能产业呈现蓬勃发展的良好局面。伍德麦肯兹表示,受到《“十四五”新型储能发展实施方案》推动,中国将持续主导亚太储能市场,预计到2031年需求将超过400吉瓦时。

欧洲是仅次于美国和中国的全球第三大储能市场。尽管《全球储能展望》显示,由于该地区电网规模市场难以稳定、需求滞后,预计到2031年其储能需求仅为159吉瓦时,但由于欧盟REPowerEU计划将推动欧盟可再生能源供应占比增加,预计欧盟储能市场也将受到进一步推动。

探索商业模式保障储能安全

储能安全问题成为全球共同面对的难题


在储能产业快速发展的同时,国内外储能安全事故也在不断发生。据不完全统计,截至6月3日,今年全球共发生17起储能安全事故,大多数是锂离子电池储能事故,引起了社会对储能安全的关切。储能安全问题成为全球共同面对的难题。

“储能产业在面对巨大发展机遇的同时,也面临着挑战。”在6月底2022年中国(山东)储能应用安全与技术研讨会上,中国能源研究会理事长史玉波强调,“首先就是应用安全方面,要树立储能产业全生命周期、全产业链安全意识,强化标准规范引领和安全保障作用,加快制定新型储能安全相关标准,规范行业管理,强化安全风险防范。”

随着储能市场的商业前景越来越好,越来越多金融机构进入储能领域,这些新的市场参与者推动了对创新商业模式的需求,比如创新的“储能即服务”模式。中国能源研究会储能专委会主任、中科院工程热物理所研究员陈海生近日表示,尽管目前各地在探索新的商业模式,但从全国范围来看,已建储能项目大多还未形成稳定合理的收益模式,能够获得调峰、调频以及容量补偿等多重收益的市场机制细则尚为空白。

作为全球最大的储能市场,美国储能产业已具备规模化和经济效应,其发展经验具有一定的借鉴价值。国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究表明,在美国电力市场中,新型储能主要通过提供调频辅助服务获得收益。

美国较为完善的电力市场机制,为储能参与市场竞争获得经济收益创造了良好的条件。2007年以来,美国已发布多项法案确定储能参与容量、能量及辅助服务市场的准入身份。(记者 李小松)

储能技术驶入大规模长时与本征安全赛道

日前,内蒙古自治区政府发布《关于加快推动新型储能发展的实施意见》,提出储能须占新能源装机容量15%以上,且储能时长要求4个小时以上。正式揭开了大规模长时储能技术快速发展的新篇章。与此同时,科技部下发的《“十四五”国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项2022年度项目申报指南》中也提出,储能技术时长持续4个小时以上,将作为一项重要的考核指标进行验收。由此可见,大规模长时储能技术发展正在驶入快车道。

储能开启成长新篇章

随着可再生能源发电量从25%增加到50%—60%,火电调峰占比将逐步下降,大规模低成本的长时储能方案,作为可以灵活多变的处理方式,未来在替代火力发电调峰中将发挥中流砥柱的作用。

多种储能技术协同发展

今年6月7日,由国家发展改革委办公厅、国家能源局综合司联合印发的《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》指出,要坚持以市场化方式形成价格,持续完善调度运行机制,发挥储能技术优势,提升储能总体利用水平;6月29日,国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》指出:“中大型储能电站不得使用三元锂电池、钠硫电池,不宜采用梯次利用动力电池”,首次将储能系统的本征安全属性作为一项重要参考指标抛向市场。储能安全该如何构建?“低成本”与“本征安全”能否在大规模长时储能中兼得?将考验能源行业决策者与地方政府产业发展路线选择规划的智慧。

储能技术于2021年正式迈入商业化元年,其中地方政府对储能的热情持续高涨。截至今年6月,共有20多个省区市先后发布新型储能产业规划相关实施细则。新型储能在提高效率、降低成本、延长使用寿命以及提高安全性方面都取得了长足的进步。锂电池储能、液流电池、压缩空气等多种新型储能技术的产业化和市场化进程都在显著提速。

今年以来,锂电池价格一路飙升,主要原材料碳酸锂盐价格突破50万元/吨,创历史新高。锂电池的储能初装成本也从1400元/千瓦时快速攀升至2000元/千瓦时以上。随着压缩空气与液流电池规模化成本持续降低,行业商业性选择拐点即将到来。

压缩空气储能是目前唯一能与抽水蓄能相媲美的大规模长时物理储能技术,被喻为“新型电力系统稳定器”,具有规模大、适用性强、效率高、成本低、环保等优点。尽管国内压缩空气储能技术在2005年才开始发展,研究起步较晚,但进步十分迅速,在2016年就已建立了示范工程项目,技术已处于全球领先水平。2021年8月,以中科院工程热物理所陈海生研究员为代表的压缩空气储能团队,在山东肥城建成了国际首套10兆瓦盐穴先进压缩空气储能商业示范电站,并正式并网发电商业运行,系统效率达60.7%。随后国际首套100兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目也在张家口建设完工,系统效率也有了新的突破。

液流电池储能具有本征安全、充放电循环寿命长、电解液可循环使用、生命周期经济性好及环境友好等特点,这些年受到学术界、产业界的广泛关注。液流电池系统的输出功率通常在数百瓦至数百兆瓦,储能容量在数百千瓦时至数百兆瓦时范围,适合需要大规模、大容量、长时间储能装备的应用场合。

目前,全钒液流电池成熟度最高,商业化进程最快,国内外参与其研究开发的机构与企业较多。如以专家张华明、李先锋为代表的中国科学院大连化学物理研究所(大连化物所),以产品研发为代表的北京普能世纪科技有限公司,国外如日本住友电气工业株式会社(住友电工)、北美UET等,都在全钒液流电池方面进行了长期的研发和探索。随着近年国内外对储能市场开发的重视以及钒价格的下降,一大批全钒液流电池示范项目在世界范围内建成。2019年,大连液流电池储能调峰电站国家示范项目开建,总体规模200兆瓦/800兆瓦时;今年5月,液流电池储能示范项目成功接入大连电网,正式并网投运,技术与市场日趋成熟。美国地质调查局(USGS)数据显示,2021年全球钒产量10.7万吨,中国产量为7.3万吨,占比68%。未来吉瓦级别的订单势必会进一步催生钒矿的开采与使用需求,可以看到以攀钢钒钛为首的企业正在持续稳定地增加钒的供应量,以确保可以跟上日益旺盛的市场需求。

铁铬液流电池作为一项原材料成本更加低廉的液流电池技术,近期也受到大家的关注。国电投“容和一号”于今年实现量产,单条产线可年产5000台30千瓦级电池堆。以中国石油大学(北京)徐春明院士团队为代表的铁铬液流电池研发团队,近年来也相继攻克了铁铬液流电池存在负极的析氢、正负极电解液交叉污染、铬氧化还原性差的问题,相关技术也联合中海储能科技(北京)有限公司即将在北京昌平完成“中海一号”的建设。铁铬液流电池这项技术路线近年来正在持续升温,而未来随着化工行业绿电、绿氢、绿氨示范项目相继突破,伴随着可再生能源快速发展的第二次化工电气化浪潮扑面而来,新的应用场景也将为液流电池储能解锁全新的使用模式。

氢储能发展前景广阔

氢能作为能量密度最高的能源,因其绿色、高效、应用范围广的优势,已成为全球最具有发展潜力的清洁能源。氢可以承载大功率的富余电能输出,很适合作为大容量风电、光伏电站的储能介质。与其他能源相比,氢能在提取和应用等方面具有更明显的优势,除了可以从传统的化石能源中提取之外,还可以从可再生能源中进行提取。

近年来,氢储能技术的优势逐渐凸显。不少业内人士认为,氢储能已具备大规模推广的基础条件。但氢储能存在储氢压力容器容易发生氢脆现象等弊端,且氢气的运输和储存成本很高。未来随着固态储氢、规模化电解水、光解水制氢、氢气低压储运等技术的突破,核心材料成本进一步下降,氢能有望打破现阶段发展的桎梏,迎来历史性发展机遇。

当前,新能源和可再生能源装机比例迅速增加,推动新型储能高质量规模化发展迫在眉睫。在“30·60”背景下,国家愈发重视储能技术发展,越来越多的新型储能已逐渐加入我国储能系统当中,为构建新型电力系统、推进能源革命、实现碳中和目标提供了重要支撑。(徐泉 中国石油大学(北京)碳中和未来技术学院副院长)

原标题:全球加速拓展储能蓝海
 
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来源:中国石油新闻中心
 
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