中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：能源轉(zhuǎn)型激發(fā)了長時(shí)儲(chǔ)能的迅速發(fā)展。
目前，關(guān)于長時(shí)儲(chǔ)能的定義上沒有定論。2021年，美國能源部的長時(shí)儲(chǔ)能的相關(guān)報(bào)告提到，把長時(shí)儲(chǔ)能定義為至少連續(xù)運(yùn)（放電）時(shí)間為10小時(shí)，使用壽命在15至20年。目前，國內(nèi)的儲(chǔ)能電站常規(guī)儲(chǔ)能時(shí)長約為2小時(shí)。很多人將4-8小時(shí)，也歸類為長時(shí)儲(chǔ)能?？傊?，業(yè)界將可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)長達(dá)高于4小時(shí)或者數(shù)天、數(shù)月的充放電循環(huán)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，都統(tǒng)稱為長時(shí)儲(chǔ)能。
當(dāng)前，多種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)競(jìng)相出現(xiàn)，主要有機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能這4類。不同的技術(shù)的商業(yè)狀態(tài)、技術(shù)模式等各不相同。其中一些技術(shù)早有運(yùn)用，還有一些尚處于不太成熟階段。
據(jù)高工儲(chǔ)能梳理，當(dāng)前全球市場(chǎng)上抽水蓄能是較為具備商業(yè)成熟度的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)；而空氣壓縮、液流技術(shù)則是新出現(xiàn)的儲(chǔ)能技術(shù)。但目前，這些技術(shù)或因技術(shù)表現(xiàn)，或因成本，或因市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)等原因，仍存在不少短板。
目前，短時(shí)儲(chǔ)能鋰離子電池和抽水蓄能在儲(chǔ)能市場(chǎng)的主導(dǎo)地位很明顯。但伴隨長時(shí)儲(chǔ)能的不斷推進(jìn)，一套理想的低碳電力系統(tǒng)或?qū)⑿枰惶锥鄻踊拈L時(shí)解決方案。
在雙碳背景下，伴隨風(fēng)電、光伏等可再生能源裝機(jī)劇增，全球電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定性加劇，這就需要儲(chǔ)能系統(tǒng)來發(fā)揮作用。麥肯錫建模的研究表明，到2040年，長時(shí)儲(chǔ)能行業(yè)有可能部署85-140TW/H的儲(chǔ)能容量，而且這個(gè)儲(chǔ)能的總用電量有可能達(dá)到全球總用電量的10%。
全球加速布局長時(shí)儲(chǔ)能
2011年9月，美國能源部率先啟動(dòng)“長時(shí)儲(chǔ)能攻關(guān)”計(jì)劃，將電化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、化學(xué)儲(chǔ)能等納入考慮，將滿足電網(wǎng)靈活性所需的持續(xù)時(shí)間和成本目標(biāo)的任何儲(chǔ)能技術(shù)組合。
2021年11月，由能源技術(shù)開發(fā)商、終端用戶和投資商組建而成的全球長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)(LDES Council) 宣布成立。委員會(huì)表示，其使命是“零碳取代化石燃料，解決能源不平衡”。Google谷歌清潔能源負(fù)責(zé)人Maud Texier在加入全球長時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)時(shí)表示：“我們將長時(shí)儲(chǔ)能視為通往無碳未來之路的關(guān)鍵支柱?！?
2022年初，我國國發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)布的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提到，到2025年，要求氫儲(chǔ)能、熱(冷)儲(chǔ)能等長時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)取得突破。拓展多種儲(chǔ)能形式應(yīng)用。結(jié)合各地區(qū)資源條件，以及對(duì)不同形式能源需求，推動(dòng)長時(shí)間電儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能、熱(冷)儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)，促進(jìn)多種形式儲(chǔ)能發(fā)展，支撐綜合智慧能源系統(tǒng)建設(shè)。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員張華民在接受媒體采訪時(shí)談到，伴隨我國繼續(xù)優(yōu)化能源部布局，要繼續(xù)部署和支持高安全性、使用壽命大于15年、環(huán)境友好的長時(shí)技術(shù)的研究開發(fā)和工程應(yīng)用。
據(jù)高工儲(chǔ)能梳理，低成本長壽命錳基儲(chǔ)能鋰離子電池、100MW級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)、新一代液流電池儲(chǔ)能技術(shù)等成為科技部重點(diǎn)專項(xiàng)。光2022年3月，就出現(xiàn)若干空氣壓縮、液冷等儲(chǔ)能示范項(xiàng)目?？梢姡覈陂L時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域需要的新型儲(chǔ)能技術(shù)布局加速。
多種技術(shù)加速競(jìng)逐長時(shí)儲(chǔ)能“蛋糕”
目前，抽水蓄能是電網(wǎng)長時(shí)儲(chǔ)能的最大來源，而鋰離子電池是新儲(chǔ)能技術(shù)的主要來源，提供短時(shí)儲(chǔ)能能力。
近年來，機(jī)械儲(chǔ)能領(lǐng)域中，除了最為經(jīng)濟(jì)高效的傳統(tǒng)抽水蓄能外，壓縮空氣、重力儲(chǔ)能等新興儲(chǔ)能新技術(shù)，“上線”了兆瓦級(jí)的示范項(xiàng)目。此外，熱儲(chǔ)能（熔鹽）、化學(xué)儲(chǔ)能（氫、氨）等新技術(shù)也出現(xiàn)或啟動(dòng)了一系列示范項(xiàng)目。
液流電池作為歐美國家比較受歡迎的長時(shí)儲(chǔ)能路徑，Zinc8,Primus,Invinity等歐美電池創(chuàng)業(yè)公司主攻鋅液流電池。住友電工、融科、普能等亞洲能源企業(yè)，則以釩液流電池為主要技術(shù)。
但液流電池可行性的很大決定因素是系統(tǒng)成本，這與電解液活性材料的選擇緊密相關(guān)。從歷史上看，釩液流電池由于具有多種吸引人的電化學(xué)性能（包括相對(duì)較長的使用壽命）而成為首選。
目前，液流電池除了應(yīng)用廣泛的全釩液流電池外，還有鐵鉻液流電池、全鐵液流電池、鋅溴液流電池、鋅鐵液流電池、多硫化鈉-溴液流電池、鋅錳液流電池等。
值得注意的是，液流電池技術(shù)仍存在一定的挑戰(zhàn)，其效率通常很低，這意味著相當(dāng)一部分能量無法回收利用。此外，隨著時(shí)間的推移，副反應(yīng)也會(huì)使電池退化，這意味著技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用仍有待技術(shù)的進(jìn)一步成熟和完善。
10小時(shí)以下長時(shí)儲(chǔ)能 鋰離子仍可占先鋒地位
GGII報(bào)告顯示，在各儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰電儲(chǔ)能是介于長時(shí)大容量?jī)?chǔ)能和短時(shí)高頻儲(chǔ)能之間，目前鋰電在這兩方面都有較大應(yīng)用場(chǎng)景。
來源于：高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII）
張華民談到，我國的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)容量90%為鋰離子電池技術(shù)，但目前的鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)難以滿足“新能源+儲(chǔ)能”的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能的需求。海外亦有專家指出，對(duì)于超過8小時(shí)的儲(chǔ)能時(shí)長來說，“電池技術(shù)太昂貴了”。
但是隨著價(jià)格下降，鋰離子電池可以與其他儲(chǔ)能技術(shù)在成本上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
目前，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)正在推出以4小時(shí)、6小時(shí)甚至8小時(shí)的持續(xù)儲(chǔ)能時(shí)長。美國電力研究院（EPRI）的Haresh Kamath日前表示，伴隨鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在更長持續(xù)時(shí)間的成本競(jìng)爭(zhēng)力增加，長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)在短期內(nèi)甚至未來十年可能很難與鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)開展競(jìng)爭(zhēng)。
國內(nèi)業(yè)界人士談到一個(gè)觀點(diǎn)：未來，持續(xù)放電時(shí)長達(dá)10小時(shí)的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)或許比抽水蓄能更具成本競(jìng)爭(zhēng)力。這個(gè)成果的達(dá)成，就在于鋰離子如何快速實(shí)現(xiàn)10小時(shí)持續(xù)放電。
而對(duì)于其他儲(chǔ)能技術(shù)來說，真正能夠進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的方法是，他們?nèi)绾文軌蛱峁┍蠕囯x子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)提供更長的持續(xù)時(shí)間。一旦提高到20小時(shí)或50小時(shí)的持續(xù)儲(chǔ)能，這些儲(chǔ)能技術(shù)將具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
