中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能已經(jīng)在歐美多國獲得資金和政策支持。
2022年11月，美國能源部宣布，將為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目提供至少3.5億美元的資金支持，充放電循環(huán)時(shí)長(zhǎng)在10小時(shí)以上的零碳且低成本的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)有望獲得資助。歐盟委員會(huì)也在2023年開年發(fā)布聲明稱，將為78個(gè)具有潛力的初創(chuàng)公司提供高達(dá)4.7億歐元的資金支持，包括了長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能初創(chuàng)公司。
我國長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模同樣在快速增長(zhǎng)，以壓縮空氣儲(chǔ)能、液流儲(chǔ)能技術(shù)為基礎(chǔ)的儲(chǔ)能電站規(guī)模均已達(dá)到了百兆瓦級(jí)別。2022年10月，首個(gè)國家級(jí)大型化學(xué)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目——液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站在大連市正式并網(wǎng)發(fā)電。同年，世界單機(jī)規(guī)模最大的新型壓縮空氣儲(chǔ)能電站在張家口并網(wǎng)發(fā)電。
儲(chǔ)能技術(shù)主要分為物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能等。當(dāng)前全球應(yīng)用最為普遍的抽水蓄能技術(shù)就屬于物理儲(chǔ)能。但由于工程選址難度高、建設(shè)周期長(zhǎng)等，僅靠抽水蓄能難以適應(yīng)可再生能源電力調(diào)峰需求。
電化學(xué)儲(chǔ)能是近年來全球增速最快的新型儲(chǔ)能技術(shù)。
高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年中國儲(chǔ)能鋰電池出貨量達(dá)130GWh，同比增速達(dá)170%。新能源汽車的爆發(fā)式增長(zhǎng)帶動(dòng)了鋰離子電池技術(shù)的快速進(jìn)步，而儲(chǔ)能需求爆發(fā)加速了產(chǎn)業(yè)裂變。
相較動(dòng)力領(lǐng)域，儲(chǔ)能設(shè)備在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行情況更為復(fù)雜。比如，在以太陽能為主的供電系統(tǒng)中，如果儲(chǔ)能電站只能持續(xù)短時(shí)放電，那么用戶在后半夜仍面臨停電風(fēng)險(xiǎn)；若是遭遇連續(xù)無風(fēng)的陰雨天，儲(chǔ)能電站就會(huì)面臨更嚴(yán)峻的長(zhǎng)時(shí)供電壓力。
在當(dāng)前交通電動(dòng)化背景下，僅僅依靠鋰電池技術(shù)難以滿足未來電力系統(tǒng)對(duì)大容量、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能的需要。液流電池、熱儲(chǔ)能技術(shù)、壓縮空氣、氫氨儲(chǔ)能等在“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能”方面潛力巨大，海內(nèi)外對(duì)此都有較多關(guān)注。
美國能源部于2021年公布了“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能攻關(guān)”計(jì)劃，目標(biāo)在10年內(nèi)將時(shí)長(zhǎng)超過10小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)成本降低90%以上。丹麥、德國等歐洲國家在跨季節(jié)儲(chǔ)熱領(lǐng)域也有長(zhǎng)期布局。
國家發(fā)展改革委、國家能源局2022年3月印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》也提出要推動(dòng)多時(shí)間尺度新型儲(chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范，重點(diǎn)試點(diǎn)示范壓縮空氣、液流電池、高效儲(chǔ)熱等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。
綜合來看， “長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能”將在2023年進(jìn)一步升溫。
液流電池
液流電池一直被認(rèn)為是具有前途的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，同時(shí)有好幾個(gè)液流方案在電化學(xué)儲(chǔ)能賽道上和鋰電池并駕齊驅(qū)。
經(jīng)過在國外幾十年長(zhǎng)足發(fā)展，液流電池技術(shù)全面開花。根據(jù)電解液溶液的不同，涌現(xiàn)出了全釩、鋅鐵、鋅溴、全鐵等多種細(xì)分流派，展現(xiàn)了儲(chǔ)能領(lǐng)域百家爭(zhēng)鳴的景象。 目前受關(guān)注的液流電池有鋅電池、釩電池等。
全釩液流電池是目前技術(shù)成熟度最高的液流電池技術(shù)，具有能量效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、功率密度高等特點(diǎn)，適用于大中型儲(chǔ)能場(chǎng)景。然而，對(duì)于全釩液流電池來說，釩電解液成本約占據(jù)電池成本的60%，大大提高了初始投資門檻。相比之下，鋅基液流電池由于其低成本的電解液受到越來越多的關(guān)注。
海外，Zinc8, Primus, Invinity 等歐美電池創(chuàng)業(yè)公司主攻的是鋅液流電池；ESS公司、Avalon公司、日本住友電工等主攻釩液流電池。國內(nèi)，緯景儲(chǔ)能等主攻鋅液流電池；上海電氣、大連融科、湖南銀鋒等主攻釩液流電池。
空氣壓縮
空氣壓縮儲(chǔ)能技術(shù)分為地下壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)和液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)。
地下空氣壓縮是將地下空間作為巨型儲(chǔ)存罐，使用多余的電能將壓縮空氣泵入地下空間，在需要時(shí)釋放壓縮空氣可使發(fā)電設(shè)施重新發(fā)電。
根據(jù)現(xiàn)階段地面系統(tǒng)的壓力參數(shù)，鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能能一般埋深在500-1100m，在有鹽穴的地方可以利用鹽穴，沒有鹽穴的地方依靠人工造穴，地質(zhì)限制小。
2022年有兩家鹽穴空氣壓縮工程進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電階段。9月30日，江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國家試驗(yàn)示范項(xiàng)目并網(wǎng)試驗(yàn)成功，作為世界首個(gè)非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能電站并網(wǎng)試驗(yàn)成功，標(biāo)志著我國新型儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用取得重大進(jìn)展。
同年10月8日，山東肥城鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能調(diào)峰電站一期10兆瓦(MW)示范電站順利通過驗(yàn)收，并正式并網(wǎng)發(fā)電。這標(biāo)志著國際首個(gè)鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能電站已進(jìn)入正式商業(yè)運(yùn)行狀態(tài)。
另外，在貴州畢節(jié)、河北張家口也有大規(guī)模空氣壓縮儲(chǔ)能項(xiàng)目已于2021并網(wǎng)發(fā)電。
此外，在海外有很多公司探索突破地域限制的地下空氣壓縮方案，加拿大儲(chǔ)能開發(fā)商Hydrostor公司采用了不同的方法：將壓縮空氣泵入現(xiàn)有的洞穴中(例如廢棄的礦井)，并用水保持恒定壓力，其目標(biāo)是使壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)擺脫受到地質(zhì)條件的限制，同時(shí)采用其他成熟行業(yè)的設(shè)備而將技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
液態(tài)空氣儲(chǔ)能方面，將空氣壓縮并將其存儲(chǔ)在加壓的儲(chǔ)罐中，其空氣壓縮設(shè)備和發(fā)電機(jī)來自成熟行業(yè)已建立的供應(yīng)鏈。這種創(chuàng)新的儲(chǔ)能技術(shù)可用于電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)。英國儲(chǔ)能開發(fā)商HighviewPower公司經(jīng)過15年的開發(fā)和改進(jìn)，致力于將其開發(fā)的液態(tài)空氣儲(chǔ)能試點(diǎn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮蜕虡I(yè)儲(chǔ)能設(shè)施。
熱儲(chǔ)能
熱儲(chǔ)能技術(shù)以儲(chǔ)熱材料為媒介，將太陽能等以熱能的形式先儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)釋放。
儲(chǔ)熱技術(shù)主要應(yīng)用在供暖、熱水、冰蓄冷等低溫?zé)嵩吹拇鎯?chǔ)和利用。近年來，隨著太陽能熱發(fā)電與工業(yè)余熱回收技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用，中高溫儲(chǔ)熱的需求不斷增長(zhǎng)。
目前我國光熱發(fā)電項(xiàng)目裝機(jī)容量已達(dá)到538兆瓦，儲(chǔ)熱介質(zhì)普遍選擇硝酸鹽材料，熔融狀態(tài)工作溫度范圍為290—560攝氏度，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)10小時(shí)以上的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)。
不久前，馬德里理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的新型儲(chǔ)熱技術(shù)采用硅合金材料，在材料成本、儲(chǔ)熱溫度、儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)方面的優(yōu)勢(shì)獲得市場(chǎng)關(guān)注。
硅是地殼中第二豐富的元素，每噸硅砂的成本僅為30—50美元，為熔鹽材料的1/10。此外，硅砂顆粒的儲(chǔ)熱溫差比熔鹽高得多，工作溫度最高可達(dá)1000攝氏度以上，更高的工作溫度也有助于提升光熱發(fā)電系統(tǒng)的整體能效。
