長時儲能定義
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)時長進行統(tǒng)一定義。2021年,全球長時儲能委員會在其首份報告《凈零電力——可再生電網(wǎng)長時儲能》中對長時儲能的概念的定義為:任何可以長期進行電能存儲的技術,該技術同時能以較低成本擴大規(guī)模,并能維持數(shù)小時、數(shù)天甚至數(shù)周的電力供應;2021年美國桑迪亞國家實驗室發(fā)布的《長時儲能簡報》將長時儲能定義為:持續(xù)放電時間不低于4小時的儲能技術。
美國能源部2021年發(fā)布的有關長時儲能的報告,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。在中國,為了區(qū)分大規(guī)模建設的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。
長時儲能裝機占比與可再生能源裝機占比失衡
長時儲能技術在解決可再生能源發(fā)電間歇性等問題上起到至關重要的作用,但現(xiàn)階段我國長時儲能裝機占比嚴重失衡。
國家能源局數(shù)據(jù)顯示,截至2024年一季度末,全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模達3530萬千瓦/7768萬千瓦時。從儲能時長看,全國新型儲能項目平均儲能時長2.2小時,儲能時長不足2小時的項目裝機占全部裝機12.9%,2—4小時的項目裝機占比74.6%,4小時以上的項目裝機占比12.5%。
與此同時,全國可再生能源裝機達到15.85億千瓦,約占我國總裝機的52.9%。隨著可再生能源發(fā)電在電力結構中占比不斷提高,長時儲能規(guī)模化發(fā)展的緊迫性逐漸增強。
截至2024年一季度全國新型儲能項目儲能時長結構(%)
數(shù)據(jù)來源:能源局,高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)整理,2024年5月
新型長時儲能仍處于商業(yè)化初期階段
長持續(xù)時間儲能技術包括機械儲能類、熱能儲能類、電化學儲能類、化學儲能類4個類別。機械儲能中的抽水蓄能是目前最成熟且裝機規(guī)模最大的長時儲能技術,但受限于地理條件等因素,其開發(fā)規(guī)模受限。其他長時儲能技術大部分尚處在示范階段和商業(yè)化初期階段,其大規(guī)模商業(yè)化應用存在的挑戰(zhàn)包括成本、效率、可靠性等。
長時儲能類別及成熟度
資料來源:《長持續(xù)時間儲能體系研究現(xiàn)狀及發(fā)展展望》,高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)整理,2024年5月
壓縮空氣、液流電池試點示范項目較多
2022年初,發(fā)改委和能源局聯(lián)合發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出,針對新能源消納和系統(tǒng)調(diào)峰問題,我國要推動大容量、中長時間尺度儲能技術示范。重點試點示范壓縮空氣、液流電池、高效儲熱等日到周、周到季時間尺度儲能技術,以及可再生能源制氫、制氨等更長周期儲能技術,滿足多時間尺度應用需求。
2023年以來,多個300兆瓦等級壓縮空氣儲能項目、100兆瓦等級液流電池儲能項目、兆瓦級飛輪儲能項目開工建設,重力儲能、液態(tài)空氣儲能、二氧化碳儲能等新技術落地實施。2023年12月,國家能源局公示了首批56個科技創(chuàng)新(儲能)試點示范項目,其中長時儲能項目有26個,其中壓縮空氣儲能和液流電池項目數(shù)量較多,分別是11個和8個。
首批新型儲能試點示范項目類別(個)
數(shù)據(jù)來源:能源局,高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)整理,2024年5月
分地區(qū)來看,山東、內(nèi)蒙古、湖北、四川、甘肅等地區(qū)在長時儲能領域進展較快,山東省于2023年7月率先發(fā)布長時儲能應用試點政策,通過提升長時儲能容量租賃比例和容量補償力度等支持措施,推動長時儲能項目應用落地和投資收益提升,成為國內(nèi)試點長時儲能的先行者。此外,各地還因地制宜進行差異化的長時儲能項目布局,山東省重點布局壓縮空氣儲能,湖北省重點布局液流電池儲能,四川省則重點布局抽水儲能。
主要地區(qū)長時儲能發(fā)展情況
資料來源:公開資料,高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII),2024年5月
長時儲能長期發(fā)展已納入國家規(guī)劃
目前我國長時儲能技術在多元化發(fā)展方面仍存在局限性,大規(guī)模應用仍需相對較長的發(fā)展時間。2023年6月2日,國家能源局發(fā)布了《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》,對國內(nèi)長時儲能的發(fā)展做出了如下規(guī)劃:
中國長時儲能發(fā)展規(guī)劃
資料來源:《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》,高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII),2024年5月