7 儲能新技術
1.鈉離子電池商業進程加速中
可用資源豐富,鈉電池性能優於鋰電池(chí),綜合性價比較高(gāo)。
鈉電池快充性能優異(yì)(常溫下充電15min電量即可達到80%)、低溫性能良好,常溫條件下循環(huán)壽命為4k-5k次,能量密度持平鐵(tiě)鋰。2022年全(quán)球已探明的鋰資源量約為(wéi)8900萬噸(dūn),一半以上分布於南美洲,我國鋰資源總量為510萬噸,全球占比僅為6%,65%的鋰原料需要進口。而鈉的地殼豐度遠高於鋰且廣泛分布(bù)於全球各地(dì),海水中即含(hán)有豐(fēng)富的氯化鈉(nà)。
鈉電池(chí)相較(jiào)鐵鋰和5係三元單(dān)瓦時成本分別下降(jiàng)45%-55%左(zuǒ)右,商業化進程加速。
我們假設鈉離子電池電(diàn)芯材料、殼體材料用量(liàng)以及製造(zào)費用(yòng)和(hé)磷酸鐵鋰電池一致,采用層狀氧化(huà)物和普魯士藍的鈉電池電芯單wh材料成本分別為0.27/0.22元,若計入箱體(tǐ)和製造費用,假設(shè)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(yuán))分別有45%和55%左右的降幅。
代表廠商包括NatronEnergy、NAIADES、FARADION、鈉創新能源、中科(kē)海(hǎi)納、寧德時代(dài)。
2.液流電(diàn)池長時(shí)性能更優
液流電池正負極電解液分離,性能優異,鐵鉻、全釩為兩大商用方向。
液(yè)流(liú)電池是正負極(jí)電解液(yè)分開,各自循環的一種高性能蓄電池,具有容量高、使用領域(環境)廣、循(xún)環使用壽命長的特點。根據電極(jí)活性物質的不同可分為鐵鉻、全釩、鋅溴等,鐵鉻和全釩兩種為目前主流商用方向。
鐵鉻電池循環壽命超長(zhǎng),運(yùn)行溫區較廣,降本在即。
2022年全球鉻鐵礦資(zī)源量約120億噸,南非占據半壁江山,我國與鉻礦開采國均保持正常的貿易合作,供應格局尚可。鐵鉻(gè)液流電池毒性和腐蝕性較低,理論(lùn)循環次數可達萬次以上,整體(tǐ)使(shǐ)用壽命(mìng)可以達到20年以上,成本方麵,未來綜合成本或可接近(jìn)抽水蓄能。
全釩電池性能優異,可用釩資源豐富,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(wàn)噸,我國釩資源總量為950萬噸,全球占比15%,2020年中國攀鋼集團公司(sī)釩企業產能(折合成V2O5)世界排名(míng)第一。釩電池(chí)安全性高(gāo),循環壽命(mìng)高達16000次(cì),擴容能力強,適(shì)合大型儲能場(chǎng)景,且電解液便於回收(shōu),效率75%以上。全釩電池能量密度同(tóng)時成本較(jiào)高。
3.光熱儲能:調峰調頻優勢獨具
光熱發電(diàn)作為儲能具有天然優勢。
太陽能光熱發電機組既具備同步電源特性,同時配置了熱儲存係統,因此既有一次調頻的功(gōng)能,同時也能進行二次調頻。根據我國2018年投產的三座太陽能(néng)光熱發電示範項目的驗收結果(guǒ),光熱機組調峰深度最(zuì)大可達80%;爬坡速度快,升降負荷速率可達(dá)每分鍾3%~6%額定功率,冷態(tài)啟(qǐ)動時間1小時左(zuǒ)右、熱態啟動時間(jiān)約25分鍾,調節性能優於煤電。
平價有望到(dào)來,光伏光熱互補具(jù)有成本優勢。
根據中控太陽(yáng)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(shì)光熱三種技術路線(xiàn)來設計(jì)年發電量為400GWh/年的“發電+儲能”係統:光熱儲能調峰電站為光伏配置20%熔鹽儲能服務可以有效解決光伏棄光問題;同時,在相同的儲能調(diào)峰(fēng)補貼下(xià),光伏+光熱儲能調峰電站的綜合上網電價低於光伏+鋰電池儲能;而當儲能補貼高於0.12元/kWh時,光伏+光熱儲能(néng)調峰電站(zhàn)的上網電價能夠小於火電脫硫標杆上網電價(jià)0.3247元/kWh。
2021年來國家與(yǔ)地方層麵多次(cì)出台政策鼓(gǔ)勵光熱儲能發展,推動其在調峰等多場景應用,完善相(xiàng)關價格補(bǔ)償機製。根據CSTA,2021年我國光熱發電類累計裝(zhuāng)機容量已達到538MW,占全(quán)球的7.91%。
4.重力儲能:在(zài)物理儲能中成本占優
重力(lì)儲能(néng)是一種機械式的儲能,主要原理(lǐ)是基於高(gāo)度落差(chà)對儲能介質進行升降來實現儲能係統的充放電(diàn)過程。
重力(lì)儲能優勢:1)初始投入成本僅需約3元/Wh,低於抽水蓄能(néng)和壓縮空氣儲能(néng)成(chéng)本。據測算(suàn),重力儲能度電(diàn)成本約為0.5元/kWh,低於絕大部分電化學儲能係統,在成本上具有優勢;2)安全性高,對建(jiàn)設環境要求不高,對環境破壞小;3)壽命長,重力儲能平均壽命約(yuē)30-35年,接(jiē)近抽水蓄能(néng)、壓縮空氣儲(chǔ)能。
中國天楹:我國重力儲能先行者,首個重力儲能項目已簽約。2022年1月30日,中(zhōng)國天楹控(kòng)股(gǔ)子公(gōng)司Atlas與重力儲能技術開發商瑞士EV公司(sī)簽署了《技術(shù)許可使用(yòng)協議》,根據協議,EV授權Atlas在(zài)中國區獨家(jiā)使用許可技術建造和運營(yíng)重(chóng)力儲能係統設施。5月20日,該項目落戶如東,是我(wǒ)國首個儲能示範項目,規模為26MW/ 100MWh,項目的(de)簽約有望加快我國重力儲能行業進展(zhǎn)。
多種新型重力勢能儲能技術對(duì)比
5.壓(yā)縮空氣儲能(néng)技術已較為成熟
壓縮空氣儲能技術相對較為成熟。
壓縮空氣儲能是指在電網負荷低穀期將電能(néng)用於壓縮空氣,將空氣高壓密(mì)封在報廢(fèi)礦井、儲氣罐(guàn)、山洞、過(guò)期油(yóu)氣井或新(xīn)建儲氣井中,在電(diàn)網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮空(kōng)氣推(tuī)動汽輪機發電的儲能方(fāng)式。相比興建鋼罐等壓力容器儲存的方式(shì),利用鹽穴等地下洞穴建設大容量電站,將顯(xiǎn)著降低原材料、用(yòng)地(dì)等方麵的成本。按照工作介質、存儲介質與熱源可以分為:傳統壓縮空氣儲能係統(需要(yào)補燃)、帶儲熱裝置的壓縮空氣儲能係統、液氣壓縮儲能係統等。
國內(nèi)已有項目投產落地。
2021年9月23日,山東肥城鹽穴(xué)先進壓縮(suō)空(kōng)氣儲能調(diào)峰電站一期10MW示範電站順利通過發電(diàn)並網驗收,二(èr)期300兆瓦項目也已啟(qǐ)動。2022年5月26日,金壇鹽穴壓縮空氣儲能(néng)國家試驗示範項目舉行投產儀式,標誌著世界首座非補燃壓縮空氣儲能電站正式投入商業運行。
壓縮空氣儲能(néng)電站的(de)定價機製還(hái)在探索階段,若能與抽水蓄能一樣采(cǎi)取兩部製電價,將提高其經濟性。
6.飛輪儲(chǔ)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(hù)逆(nì)式雙向電機,電(diàn)能與高速運(yùn)轉飛輪的機械動能之間的相互轉換與儲存。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、對環境危害小等(děng)優點(diǎn),可(kě)用於不間斷電源、應急電源(yuán)、電網(wǎng)調峰和頻率控製。但目前飛輪儲能還具(jù)有很大的局限性,相對能量密(mì)度低、靜態損失較大,現僅(jǐn)處於(yú)商業化早期。
飛輪儲能技術主要結構和運行方(fāng)法已經基本明(míng)確。
目前主要正處(chù)於廣泛的實驗階段,小型樣機已經研製成(chéng)功(gōng)並有應用於實際的例子,正向發展大型機的趨勢發(fā)展,但是卻有非常多的難點,主要集中在轉子的設計、磁軸承、功率電子電路、安全及(jí)保護特性、機械備份軸承。飛輪儲能係統優勢突出,應用廣泛,隨著技術(shù)的(de)成熟(shú)和價格的(de)降低,將會是儲能領域的一項新的革命。
2022年4月11日,2台(tái)1兆瓦飛輪儲能裝置在青島地鐵3號線萬年泉路站完成安裝調試並順利並(bìng)網,這是我國軌(guǐ)道交通行業首台(tái)具(jù)有完(wán)全自主(zhǔ)知識產權的兆瓦級飛輪儲能裝置(zhì)。