操秀英

在日前舉行的2023世界儲能大會上，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟常務(wù)副理事長、中國能源研究會儲能專委會秘書長兼副主任委員俞振華指出，儲能產(chǎn)業(yè)的一大賽道就是包括新型液流、壓縮空氣、高溫儲熱等技術(shù)手段在內(nèi)的長時儲能。此外，在第五屆未來能源大會期間，中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長趙天壽也表示，構(gòu)建面向碳中和的新型電力系統(tǒng)，需要大規(guī)模、高安全以及不同時長的儲能技術(shù)，其中最缺的就是長時儲能技術(shù)。

記者經(jīng)過梳理發(fā)現(xiàn)，關(guān)于長時儲能的報(bào)道近期頻頻見諸報(bào)端：青海液態(tài)空氣儲能示范項(xiàng)目開工，張家口300兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能示范電站通過可行性研究審查……業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在儲能市場快速發(fā)展的當(dāng)下，兼具安全性與調(diào)節(jié)靈活性的長時儲能也將迎來戰(zhàn)略發(fā)展期。

那么，什么是長時儲能？它的發(fā)展有何重要意義？我國長時儲能發(fā)展現(xiàn)狀如何？記者就這些問題采訪了相關(guān)專家。

“長時儲能目前正處于發(fā)展初期，國內(nèi)外尚未對長時儲能的持續(xù)時長進(jìn)行統(tǒng)一定義。”電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副總工程師、能源科技創(chuàng)新研究院院長徐東杰告訴科技日報(bào)記者。

2021年，全球長時儲能委員會在其首份報(bào)告《凈零電力——可再生電網(wǎng)長時儲能》中對長時儲能的概念進(jìn)行了定義。在該報(bào)告中，長時儲能系統(tǒng)被定義為任何可以長期進(jìn)行電能存儲的技術(shù)，該技術(shù)同時能以較低成本擴(kuò)大規(guī)模，并能維持?jǐn)?shù)小時、數(shù)天甚至數(shù)周的電力供應(yīng)。

2021年美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的《長時儲能簡報(bào)》認(rèn)為，長時儲能是持續(xù)放電時間不低于4小時的儲能技術(shù)。美國能源部2021年發(fā)布的有關(guān)長時儲能的報(bào)告，則將長時儲能定義為額定功率下持續(xù)放電時間不低于10小時的儲能技術(shù)。

2021年美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)布《未來儲能研究——定義長時能源儲存的挑戰(zhàn)》報(bào)告，該報(bào)告認(rèn)為，規(guī)定長時儲能的持續(xù)時長存在挑戰(zhàn)?！霸搱?bào)告在定義儲能持續(xù)時長時對相關(guān)文獻(xiàn)綜述進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，儲能時長在數(shù)量定義上主要有三個閾值，分別為不短于4小時、不短于10小時，以及長于24小時?！毙鞏|杰說，但由于不同區(qū)域電力需求、可再生能源分布、儲能規(guī)模布局以及儲能政策支持力度的不同，因此不能簡單地以持續(xù)時長來定義長時儲能。

在國內(nèi)，為了區(qū)分大規(guī)模建設(shè)的2小時儲能系統(tǒng)，一般把長時儲能定義為4小時以上的儲能技術(shù)。

近年來，長時儲能市場越來越火。據(jù)咨詢機(jī)構(gòu)伍德麥肯茲統(tǒng)計(jì)，全球投運(yùn)及在建的長時儲能項(xiàng)目，價值已超過300億美元。近三年投資的項(xiàng)目若全部建成投運(yùn)，長時儲能裝機(jī)總量預(yù)計(jì)新增5700萬千瓦，這相當(dāng)于2022年全球長時儲能總裝機(jī)規(guī)模的3倍左右。

為什么全世界都在發(fā)展長時儲能？

徐東杰分析，為了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，火電裝機(jī)占比將逐漸下降。當(dāng)這類穩(wěn)定的基礎(chǔ)負(fù)載發(fā)電資源日益減少，“長時儲能+大型風(fēng)光項(xiàng)目”大概率將替代化石能源，成為新一代基礎(chǔ)負(fù)載發(fā)電資源。這對零碳電力系統(tǒng)的中后期建設(shè)意義重大。

同時，隨著光能、風(fēng)能占比逐漸上升，其發(fā)電的間歇性對電網(wǎng)影響將越來越大，要解決這個問題，光靠建造更多輸電網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。長時儲能可憑借其長周期、大容量的特性，在更長時間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動，在清潔能源過剩時避免電網(wǎng)擁堵現(xiàn)象，并在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時提高清潔能源消納能力。

“長時儲能的另一大應(yīng)用就是能夠在極端天氣下保障電力供應(yīng)，降低社會用電成本?！毙鞏|杰說。

在我國，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，新型電力系統(tǒng)需要不同時長的規(guī)模化、高安全性儲能技術(shù)，因此，儲能，尤其是長時儲能將成為保障能源安全的核心技術(shù)之一。

徐東杰分析，“十四五”“十五五”期間，火電仍將發(fā)揮重要“壓艙石”作用，在此階段新能源裝機(jī)規(guī)模將持續(xù)增加，但新能源電量占比預(yù)計(jì)不會超過30%。在此階段，電力系統(tǒng)的主要需求為2～4小時的儲能設(shè)備，部分地區(qū)需要4～10小時的儲能設(shè)備，對于10小時及以上時長的儲能設(shè)備需求有限。

“這一階段是重要的戰(zhàn)略儲備期，國內(nèi)相關(guān)單位需要積極開展研究工作進(jìn)行技術(shù)儲備，一方面為中長期電源結(jié)構(gòu)調(diào)整儲備技術(shù)方案，另一方面可以拓展海外長時儲能市場。”徐東杰說。

他進(jìn)一步闡述道，在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰及其以后的時期，新能源發(fā)電量將接近甚至突破總發(fā)電量的50%，新能源會逐漸成為主體電源。而新能源由于其隨機(jī)性、波動性等特點(diǎn)，并不足以支撐電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這就需要10小時及以上時長的儲能技術(shù)進(jìn)行頂峰保供。長遠(yuǎn)來看，長時儲能將在電力系統(tǒng)長時間處于頂峰狀態(tài)、應(yīng)對極端天氣、緩解新能源季節(jié)性不平衡方面發(fā)揮重要作用。比如，在風(fēng)電占比較高的東南沿海地區(qū)，當(dāng)遇到臺風(fēng)或其他極端氣象災(zāi)害時，風(fēng)電機(jī)組處于高風(fēng)速切出狀態(tài)，局部區(qū)域面臨3～5天的電量缺口。為保障電力供應(yīng)，需要進(jìn)一步增加儲能時長至100小時左右，以滿足調(diào)節(jié)需求。

徐東杰認(rèn)為，滿足長時儲能需求的大多數(shù)儲能技術(shù)還處于起步階段。

儲能技術(shù)可以分為機(jī)械儲能、電化學(xué)儲能、熱儲能以及氫儲能四大主線。機(jī)械儲能包括壓縮空氣儲能、抽水蓄能、重力儲能；電化學(xué)儲能根據(jù)材料的不同，可分為鋰離子電池、鈉電池、鉛蓄（碳）電池和液流電池儲能；熱儲能主要為熔鹽儲能。其中，抽水蓄能和鋰離子電池儲能的發(fā)展較為領(lǐng)先。

“抽水蓄能和壓縮空氣儲能具備大規(guī)模運(yùn)行的能力；氫儲能前景廣闊，有較大降本空間；電池儲能的設(shè)備協(xié)調(diào)能力較強(qiáng)，因此有較大的耦合潛力?！毙鞏|杰表示。

總體來看，儲能技術(shù)路線多樣，但是除了鋰離子電池基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用外，其他技術(shù)還在商業(yè)化應(yīng)用初期或探索商業(yè)化應(yīng)用階段?！霸诂F(xiàn)階段儲能技術(shù)基礎(chǔ)上，長時儲能技術(shù)進(jìn)一步拓展了儲能時長，但其技術(shù)路線尚不明確，且產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模較小。這會影響長時儲能技術(shù)選型。”徐東杰說。

趙天壽坦言，主流儲能技術(shù)各有各的局限性，尚無法滿足所在領(lǐng)域的需求，現(xiàn)階段仍難以大規(guī)模普及應(yīng)用。同時，新型儲能設(shè)施造價普遍偏高，且沒有明確的成本疏導(dǎo)機(jī)制，這影響了各主體對新型儲能進(jìn)行投資的積極性。

“長時儲能需在常規(guī)2小時儲能系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展儲能容量，這需要增加設(shè)備和工程量，會使初始投資進(jìn)一步提高?！毙鞏|杰說，長時儲能還沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈，其設(shè)備成本還有待下降。為此他建議，加強(qiáng)新技術(shù)的示范應(yīng)用，推動多元化技術(shù)發(fā)展，加快新技術(shù)落地，推動新型儲能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，通過規(guī)?；?yīng)降低成本。

“作為長時間的調(diào)節(jié)型資源，長時儲能的發(fā)展前景得到行業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)同。但也要看到，其應(yīng)用場景及需求與電源發(fā)展及政策規(guī)劃緊密相關(guān)。未來的電源規(guī)劃和政策均存在一定的不確定性，這影響了市場對長時儲能需求的判斷?！毙鞏|杰建議，應(yīng)進(jìn)一步研究制定新型儲能專項(xiàng)規(guī)劃，明確各類新型儲能發(fā)展規(guī)模、區(qū)域布局和建設(shè)時序等，更好地統(tǒng)籌長時儲能與短時儲能的發(fā)展。