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2021-12-09 08:48:24 太阳能发电网
12月3日,工信部印发《“十四五”工业绿色发展规划》,其中强调在主要碳排放行业以及绿色氢能与可再生能源应用、新型储能等领域,实施一批降碳效果突出、带动性强的重大工程。这只是储能项目受到政策层面关注的最新例证。截至目前,我国已有25个省份发布文件明确新能源配置储能,并已有10个省份公布了储能参与调峰服务的价格文件
项目突围遇阻:全球5年电池产能仅够东京停电三天之用

当前抽水蓄能投运占比和电化学储能占比的明显不均衡现象,一方面是由于抽水蓄能拥有项目规模大等优势,另一方面也说明当前电化学储能发展存在切切实实的瓶颈。

具体来看,首当其冲就在于安全性上。今年4月16日,北京丰台区一公司储能项目发生火灾爆炸,造成1人遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤,直接财产损失1660.81万元。此次事故发生后,“储能是否安全”的讨论迅速变得热烈起来。

日前,该起事故的调查报告正式向社会公布。报告指出,该公司南楼起火直接原因系西电池间内磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池热失控起火。北楼爆炸直接原因为南楼电池间内的单体磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池及电池模组热失控扩散起火,事故产生的易燃易爆组分通过电缆沟进入北楼储能室并扩散,与空气混合形成爆炸性气体,遇电气火花发生爆炸。

而刘科向记者分析,之前很多观点认为,随着电动车的发展,大量电动车上淘汰下来的电池还可以循环利用,比如说放到储能电站里继续使用等等。但从上述案例和一系列的事故看,大规模的电池集中放置在一起使用的确存在安全性的问题,容易产生隐患,甚至可能会产生连环爆炸事故。

如何防范诸如此类事故的发生?刘勇向记者分析,对于储能项目来说,关键还是要做好本体安全和主动安全,光靠被动防御很难解决问题,也会给消防带来压力。新型储能是新兴产业,在技术、标准、应用等各方面还不完善,要积极稳妥地推进,采用科学规范的管理体系来保障新型储能项目安全。

这里所说的本体安全,主要指的是电池内部的安全设计。目前的电池材料还是存在易燃易爆的隐患,需要在技术方面进行针对性突破。

此外,新型储能项目随着运行时间的增长,设备的老化和电池性能的衰减将日益严重,发生质量问题及安全事故的概率将会增大,因此,必须开展项目运行状态监测并进行安全状态评估,避免超期服役和带病工作。

一家储能企业负责人在受访时向《每日经济新闻》记者表示,要防范此类事故发生,从主回路的集成看,经过认真的分析,企业在实践中已不会再考虑大规模的集成化方案,即把储能电池串并联在一起,而是在物理空间层面全部分离开来,这样一来,即使储能电站的一部分发生问题,也不会蔓延到其他部分去。

此外,电化学储能缺乏能解决大范围、大规模用电问题的“大项目”,这也是当前该领域发展的一大瓶颈,也成为一些观点质疑电化学储能应用前景的关键因素所在。

刘科在接受《每日经济新闻》记者采访时表示,目前电化学储能这类“电池储能”还是只能解决手机、电脑、汽车等小规模的用电需求,如果要用它们制定大规模的储能方案,成本还是太高。虽然有不少企业宣称已经有了大规模储能的方案,但在实际生活中,目前连一个全部依靠储能供电的小区都还没有出现。

刘科举例说,据估算,目前全球电池生产商5年多的电池产能仅能满足东京全市停电3天所需的电能。“如果说我们有4/5的时间或者5/6的时间要靠电池储电,这是不可想象的。况且,这个世界也没有那么多的钴和锂,没法让我们造那么多的电池。”

不过,《每日经济新闻》记者也注意到,近一段时间以来,全球范围内不少储能大项目密集发布相关消息,让人们对于未来大规模储能运用的前景再次充满想象。

10月16 日,2021全球数字能源峰会在迪拜召开。会上,华为数字能源技术有限公司与山东电力建设第三工程有限公司成功签约了沙特红海新城储能项目。此次项目为全球最大的光储离网储能项目,其储能系统可达 1300MWh。华为表示,此次这种大规模使用“光伏 + 储能”来供给一座百万人口级别城市的能源工程,在全球范围内尚属首次。

而著名电动车企特斯拉也推出了大型储能系统Megapack,布局全球公用事业储能行业。据特斯拉官网介绍,目前,特斯拉已实施一个1000兆瓦时的项目,提供了创纪录的能源容量,足以为旧金山的每户家庭供电6个小时。

上述企业密集宣布储能大项目,是否说明当前电化学储能技术发展已突破相关瓶颈?

对此,刘勇向记者分析,以目前特斯拉正在推进的大规模储能项目为例,其使用的三元电池技术运用在40尺集装箱上,可以做到6个兆瓦时的电量,电池的容量越大,就越能节约用地。

但与此同时,这一类的大项目的关键还在于系统集成能力:一是储能集装箱的集成,二是电站运行的集成。据估计,实现这样大规模的储能项目,需要几百个甚至上千个大型集装箱。因此,同时运营维护好这么多储能集装箱,就显得至关重要。

刘勇认为,从目前情况看,各家企业争相宣布的GW级大规模储能项目,暂时还没有形成全生命周期内完全成熟的实例。未来更大规模的储能项目是否能在全生命周期内保持安全运行,需要开展源网荷储协调规划技术、大容量储能与新能源联合运行的建模与仿真技术、大规模储能设备、软件与数据集成技术、安全与运维、多类型储能匹配模式及调控模式等方面的研究。

电化学储能技术要在投运的工程项目基础上,进一步优化在电池结构设计、电站运行检测与管理、风险诊断、安全防护、应急处理、通信架构、控制方式、出力策略、混合储能等方面的技术评价能力建设。

此外,当前储电成本较高,也是困扰行业发展的一大痛点。刘科结合数据对《每日经济新闻》记者分析,目前太阳能发一度电成本可低至一毛多钱,但在珠三角地区,工商业用电峰谷电价差最高可以达到1.3元-1.7元。

一般来说,峰谷电价差可以代表储能的成本,从发电成本和峰谷电价差这两个数据的对比看,目前储能的成本要远远高于新能源发电的成本。如果储能成本过高,对新能源的消纳将产生明显制约。

刘科向记者解释,储能的重要作用体现在“削峰填谷”上,如果储能发展得好,可以有效压缩峰谷电价价差。但从目前情况看,我国不少地方峰谷电价差还非常大,即使存在套利空间,相关企业也没有明显动作。说明这个问题没有得到很好解决。

竞争赛道开启:各种技术路径将八仙过海各显神通

从更深层次说,有关储能的市场热度,以及围绕着储能技术的种种争议,归根结底还是在构建清洁低碳安全高效的能源体系背景下,围绕着如何消纳可再生能源,从而构建以新能源为主体的新型电力系统展开的。

毋庸讳言,当前的电化学储能技术,还没有发展到能够独当一面的阶段。那么,在当前我们掌握的技术能力下,如何使用多条路线,各尽所能,从而实现新能源消纳?

对此,刘科向《每日经济新闻》记者分析,风能、光能、水电等可再生能源受天气影响比较大,很多时候都是“靠天吃饭”。在这样的背景下,要消纳好新能源,需要把电网的基底负荷做好,而要承担基底负荷,目前比较合理的选择还是核电和火电,这是维护整体电网稳定的主力军。

当然,目前不少人提出“风光互补”、智能电网,这也是可再生能源消纳的一条路径,但归根结底还是要发挥好基底负荷的作用。

刘科认为,尽管大家对可再生能源有比较美好的愿景,但从现实情况看,把资金投在火电改造或者核电安全性改造上,效果要比开发前景还不明朗的能源技术要好很多。

刘勇则向记者表示,从目前技术路线看,可再生能源的消纳主要依靠三个方面:火电的灵活性改造、抽水蓄能和电化学储能。

《每日经济新闻》记者也注意到,除了抽水蓄能、电化学储能这些运用时间较长的储能技术,近年来,一系列新的储能技术也开始异军突起,为新能源消纳提供了多种可能。

比如说,近年来,氢储能的运用就成为能源领域热点。氢能能量密度高,运行维护成本低,可同时适用于极短或极长时间供电的能量储备,是少有的能够储存上百千瓦时以上的储能形式。

中国科学院院士孙世刚此前接受记者采访时表示,再生能源发电不是那么容易就能上网的,需要我们配套储能设施,把能量用起来。在这一个过程中,最好的方式就是通过氢能;我国西部的水电资源如果用不完,也可以把它变成氢能,通过电解水的方式生成氢气解决。

刘科向记者分析,从中国的天然禀赋来看,可以把风能、太阳能和煤结合制出比较便宜的甲醇,通过车载甲醇制氢并与燃料电池系统集成,这就比直接燃烧的发动机效率高。这条路线未来是有可能实现的。

目前国内氢储能运用正在稳步推进之中。今年3月,中国化学工程集团有限公司发布消息,中国化学工程十一公司承建的宁夏宝丰能源集团股份有限公司太阳能电解制氢储能研究与示范项目10×1000Nm3/h电解水制氢工程项目一次性试车投产成功。

该项目是宁夏首个氢能产业项目,也是国内最大的一体化可再生能源制氢储能项目,采用单台产能1000标方/小时的国产最先进高效碱性电解槽。投产后,预计年产氢气1.6亿标方,副产氧气0.8亿标方。每年可减少煤炭消耗25.4万吨,减少二氧化碳排放44.5万吨。

此外,压缩空气储能运用也是目前储能新技术领域的一大热点。今年9月30日,江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目并网试验成功,向国家电网发出我国首个大型压缩空气储能电站第一度电,标志着我国新型储能技术的研发和应用取得重大进展。

据中盐集团介绍,盐穴压缩空气储能是一种利用地下盐穴储气的大容量物理储能技术。其利用低谷电能将空气压缩到盐穴中,用电高峰时再释放压缩空气发电,从而实现电网削峰填谷,提升电网调节能力和新能源消纳能力,具有容量大、寿命长、安全环保等优势。

刘科也向记者强调,可以预期的是,未来储能领域将会呈现“八仙过海、各显其能”的态势。


原标题:华为、特斯拉大举杀入电化学储能,万亿市场开启,但全球5年总产能仅够东京停电用3天,瓶颈如何破?



作者: 李可愚 来源:每日经济新闻 责任编辑:jianping

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