中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：長時(shí)儲(chǔ)能的定義及相關(guān)政策
長時(shí)儲(chǔ)能被《麻省理工科技評(píng)論》評(píng)選為2022年“全球十大突破性技術(shù)”，指出長時(shí)電網(wǎng)儲(chǔ)能電池可以幫助分?jǐn)偪稍偕茉吹墓?yīng)壓力，并擴(kuò)大清潔能源的使用范圍。長時(shí)儲(chǔ)能（long-duration energy storage）備受關(guān)注，但對(duì)于長時(shí)儲(chǔ)能的時(shí)長尚無明確定義。
一、關(guān)于長時(shí)儲(chǔ)能定義的探討
2021年底全球長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)成立，提出要達(dá)到全球碳中和目標(biāo)，到2040年在全球范圍內(nèi)部署85TWh-140TWh的長時(shí)儲(chǔ)能。長時(shí)儲(chǔ)能被《麻省理工科技評(píng)論》評(píng)選為2022年“全球十大突破性技術(shù)”，指出長時(shí)電網(wǎng)儲(chǔ)能電池可以幫助分?jǐn)偪稍偕茉吹墓?yīng)壓力，并擴(kuò)大清潔能源的使用范圍。
長時(shí)儲(chǔ)能（long-duration energy storage）備受關(guān)注，但對(duì)于長時(shí)儲(chǔ)能的時(shí)長尚無明確定義。
按照儲(chǔ)能作用時(shí)間的長短，可以將儲(chǔ)能系統(tǒng)分為數(shù)時(shí)級(jí)以上、分鐘至小時(shí)級(jí)、秒級(jí)等。儲(chǔ)能時(shí)長通常用儲(chǔ)能設(shè)備在額定容量下連續(xù)輸出的小時(shí)數(shù)來表示。
有研究提出放電時(shí)長在4小時(shí)以內(nèi)為短時(shí)儲(chǔ)能，4-12為中長時(shí)，12小時(shí)以上為超長時(shí)。2021年美國能源部發(fā)布了支持長時(shí)儲(chǔ)能的相關(guān)報(bào)告，將其定義為額定功率下至少連續(xù)運(yùn)行（放電）10小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。業(yè)界也有機(jī)構(gòu)將其定義為可實(shí)現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了“儲(chǔ)能的未來”系列研究報(bào)告，認(rèn)為定義長時(shí)儲(chǔ)能的時(shí)長存在挑戰(zhàn)?！伴L時(shí)儲(chǔ)能”通常被用作具有足夠長的持續(xù)放電時(shí)間、可以提供穩(wěn)定容量并支撐電網(wǎng)資源充裕度的儲(chǔ)能系統(tǒng)的簡稱。由于討論和分析長時(shí)儲(chǔ)能的動(dòng)機(jī)和實(shí)踐不同，并不建議對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能使用單一的定義。
二、長時(shí)儲(chǔ)能相關(guān)政策
（一）國外支持政策
美國能源部從2018年起就不斷地投入資金，支持長時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)研發(fā)，其目標(biāo)是在2030年把儲(chǔ)能成本降低到5美分/度電以內(nèi)。去年2021年9月份，美國能源部就投入了1790萬美金資金支持4家全釩液流電池廠商開發(fā)其產(chǎn)品。
美國加州是長時(shí)儲(chǔ)能市場異?；钴S的地區(qū)之一，在2022到2023年的預(yù)算中，提供3.8億美金來支持長時(shí)儲(chǔ)能的部署。希望用大規(guī)模的長時(shí)儲(chǔ)能加上風(fēng)光發(fā)電，來滿足其總的電量需求。英國政府也為24個(gè)不同技術(shù)類型的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)提供了6800萬英鎊的競爭性融資資金支持。
（二）國內(nèi)促進(jìn)政策
4小時(shí)儲(chǔ)能概念在國內(nèi)的首次提出是在2021年7月，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，鼓勵(lì)市場化并網(wǎng)新能源項(xiàng)目按照裝機(jī)容量15%-20%配建時(shí)長4小時(shí)以上調(diào)峰能力。2022年3月4日，新疆自治區(qū)發(fā)改委發(fā)布《服務(wù)推進(jìn)自治區(qū)大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)操作指引（1.0版）》，對(duì)新建項(xiàng)目和增容改造老舊風(fēng)場項(xiàng)目均提出按照新建/新增容量25%配置4小時(shí)儲(chǔ)能的要求；3月7日，內(nèi)蒙古自治區(qū)政府發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)全區(qū)風(fēng)電光伏新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，要求新建項(xiàng)目配建儲(chǔ)能比例不低于裝機(jī)容量15%，保障性并網(wǎng)項(xiàng)目儲(chǔ)能時(shí)長在2小時(shí)以上，市場化并網(wǎng)項(xiàng)目儲(chǔ)能時(shí)長在4小時(shí)以上。
《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出，推動(dòng)多時(shí)間尺度新型儲(chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范。針對(duì)新能源消納和系統(tǒng)調(diào)峰問題，推動(dòng)大容量、中長時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)示范。國家科技部發(fā)布的《“十四五”國家的重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃》提出為代表各種中長時(shí)間儲(chǔ)能多種儲(chǔ)能技術(shù)提供了研發(fā)的資金支持，重點(diǎn)包括：低成本長壽命錳基儲(chǔ)能鋰離子電池、有機(jī)儲(chǔ)能電池、水系金屬離子儲(chǔ)能電池、百M(fèi)W級(jí)別的鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)以百兆瓦級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，新一代液流電池技術(shù)、寬液體溫域高溫熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)。
長時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)特點(diǎn)及對(duì)比
長時(shí)儲(chǔ)能與短時(shí)儲(chǔ)能相比最大優(yōu)勢系就是其容量邊際成本(Marginal Cost per kWh)，其功率和容量可以相對(duì)獨(dú)立擴(kuò)展，避免了未使用功率產(chǎn)生的附加成本。長時(shí)儲(chǔ)能根據(jù)技術(shù)成熟度基本可以分為三類。雖然“長時(shí)儲(chǔ)能”這一概念新生，但適合用于長時(shí)場景的儲(chǔ)能技術(shù)及實(shí)踐卻有較長的歷史。
一、長時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)特點(diǎn)
長時(shí)儲(chǔ)能與短時(shí)儲(chǔ)能相比最大優(yōu)勢系就是其容量邊際成本(Marginal Cost per kWh)，其功率和容量可以相對(duì)獨(dú)立擴(kuò)展，避免了未使用功率產(chǎn)生的附加成本。目前新型儲(chǔ)能中展最為迅速、市場占比最高鋰離子電池并不適合長時(shí)儲(chǔ)能，根本原因是其動(dòng)率和容量的耦合特性，容量和功率不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，功率確定后其最佳放電時(shí)長在4小時(shí)以內(nèi)，繼續(xù)增加時(shí)長必須增加電池?cái)?shù)量，邊際成本等于整體電池成本。
長時(shí)儲(chǔ)能根據(jù)技術(shù)成熟度基本可以分為三類。第一類為基本成熟的技術(shù)，主要包括抽水蓄能和儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷。它們技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)在于在原有技術(shù)基礎(chǔ)上如何進(jìn)一步改進(jìn)性能，比如抽水蓄能的可變速機(jī)組技術(shù)、高溫熔鹽蓄熱技術(shù)等。第二類為集成示范為主的技術(shù)，主要包括液流電池和壓縮空氣儲(chǔ)能。研發(fā)重點(diǎn)為如何突破從集成示范到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的特定關(guān)鍵技術(shù)，比如液流電池的低成本技術(shù)、壓縮空氣儲(chǔ)能的高效技術(shù)等。第三類為關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)為主的技術(shù)，主要包括鈉離子電池、液態(tài)金屬、金屬離子電池。研究的重點(diǎn)在于如何突破材料、單體、模塊的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)到集成示范的轉(zhuǎn)變。
二、長時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)類型
長時(shí)儲(chǔ)能涵蓋了一系列儲(chǔ)能技術(shù)，包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池、高溫熔鹽儲(chǔ)熱、綠色氫能等。雖然“長時(shí)儲(chǔ)能”這一概念新生，但適合用于長時(shí)場景的儲(chǔ)能技術(shù)及實(shí)踐卻有較長的歷史。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，還涌現(xiàn)了一批專注于壓縮空氣、重力儲(chǔ)能等新興儲(chǔ)能新技術(shù)，將上線百兆瓦級(jí)別的示范項(xiàng)目，如Hydrostor，Highview，Energy Vault等。此外，蓄熱儲(chǔ)能（例如熔鹽儲(chǔ)能公司Malta)，化學(xué)儲(chǔ)能（氫、氨）等技術(shù)也逐漸進(jìn)入人們的視野。
全釩液流電池被稱為儲(chǔ)能新貴，與鋰離子電池相比較為安全，電池循環(huán)次數(shù)高，壽命長達(dá)20年，能量密度低，體積較大，受釩價(jià)高的影響，電解液成本高；壓縮空氣屬于大規(guī)模機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)，單機(jī)規(guī)?？蛇_(dá)100MW級(jí)，儲(chǔ)能時(shí)間可達(dá)4-10小時(shí)，壽命30-50年可對(duì)標(biāo)抽水蓄能；熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)儲(chǔ)熱功率可達(dá)到百兆瓦級(jí)別，實(shí)現(xiàn)單日10小時(shí)儲(chǔ)熱；氫儲(chǔ)能可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模長周期儲(chǔ)能，但系統(tǒng)效率為30-40%，比抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)能要低很多。
表1 主要長時(shí)儲(chǔ)能類型及技術(shù)參數(shù)
三、國內(nèi)外技術(shù)路線及研發(fā)重點(diǎn)
（一）國外主要技術(shù)路線
全球長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)在聯(lián)合國氣候變化框架公約第26次締約方大會(huì)上成立，其成員單位包括領(lǐng)先的能源公司、技術(shù)提供商、投資者和最終用戶，主要公司技術(shù)路線如下表所示。
表2 全球長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)技術(shù)路線
國際上機(jī)械儲(chǔ)能公司雖然不多，但國內(nèi)得力于工程機(jī)械的高度發(fā)達(dá)，該類型技術(shù)正如火如荼地發(fā)展。蓄熱儲(chǔ)能技術(shù)如只單純用于電力存放，其循環(huán)效率較低；比較適用于熱電結(jié)合的使用場景，總效率可高達(dá)90%?；瘜W(xué)儲(chǔ)能主要集中在氫燃料電池儲(chǔ)能，因其存放電的循環(huán)效率較低，比較適用于氫電配合的應(yīng)用場景。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)百花齊放，且涉足的公司最多，是將來逐步替代鋰電池儲(chǔ)能的主要方向。
（二）我國研發(fā)重點(diǎn)
我國也在為各種長儲(chǔ)能技術(shù)提供支持，國家科技部發(fā)布的《“十四五”國家的重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃》提出為代表各種長時(shí)間儲(chǔ)能多種儲(chǔ)能技術(shù)提供了研發(fā)的資金支持，重點(diǎn)包括超長時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)3項(xiàng)：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)、寬液體溫域高溫熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)。中長時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)4項(xiàng)：低成本長壽命錳基儲(chǔ)能鋰離子電池、有機(jī)儲(chǔ)能電池、水系金屬離子儲(chǔ)能電池、百兆瓦時(shí)級(jí)鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)。《十四五新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》部署了多種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)任務(wù)，包括全釩液流電池、鐵鉻液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、熔鹽熱儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等多種類別技術(shù)，反映出碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能的迫切要求。
（三）國內(nèi)外技術(shù)水平對(duì)比
經(jīng)過“十二五”和“十三五”期間國家和產(chǎn)業(yè)的持續(xù)投入，中國儲(chǔ)能技術(shù)的水平快速提升，壓縮空氣儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷、鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池和鈉離子電池技術(shù)已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平；抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容器和儲(chǔ)能新技術(shù)和世界先進(jìn)水平還有一定的差距，但總體上差距在逐步縮小。
表3 2021年中國和世界儲(chǔ)能技術(shù)水平對(duì)比
長時(shí)儲(chǔ)能的應(yīng)用、市場及示范
隨著光能風(fēng)能不斷深入，其發(fā)電間歇性對(duì)電網(wǎng)負(fù)面影響將愈發(fā)嚴(yán)重，部分水電站也面臨著生態(tài)系統(tǒng)破壞后越來越長的枯水期，無法保證出力。而要解決這個(gè)問題，光靠建造更多輸電網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。長時(shí)儲(chǔ)能可憑借長周期、大容量特性，在更長時(shí)間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動(dòng)，在清潔能源過剩時(shí)避免電網(wǎng)擁堵，負(fù)荷高峰時(shí)增加清潔能源消納。
一、應(yīng)用場景
放電時(shí)長在數(shù)小時(shí)級(jí)以上的長時(shí)儲(chǔ)能主要應(yīng)用場景是電網(wǎng)削峰填谷、負(fù)荷調(diào)節(jié)。在電力系統(tǒng)發(fā)輸配用這四個(gè)環(huán)節(jié)長時(shí)儲(chǔ)能都有非常廣泛的可應(yīng)用空間。在發(fā)電側(cè)，長時(shí)儲(chǔ)能可提供大規(guī)模的削峰填谷以及大規(guī)模的容量存儲(chǔ)，利用長時(shí)儲(chǔ)能+光伏發(fā)電來替代火電。在輸電側(cè)，長時(shí)儲(chǔ)能配合風(fēng)光等清潔能源，提高特高壓等輸電網(wǎng)絡(luò)的利用率，有效地推遲輸電投資的投入時(shí)間。在配電側(cè)，用作大型的城市產(chǎn)業(yè)園級(jí)別的調(diào)峰電源，緩解高峰負(fù)荷需求，以及減少網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的投入。在用戶側(cè)同樣可以降低峰值用電的成本。
為了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，火電廠將逐步退出。預(yù)計(jì)火力發(fā)電將占發(fā)電總量為10%甚至更少。當(dāng)這類穩(wěn)定的基礎(chǔ)負(fù)載發(fā)電資源日益減少，長時(shí)儲(chǔ)能+大型風(fēng)光項(xiàng)目將大概率替換化石能源成為基礎(chǔ)負(fù)載發(fā)電廠，對(duì)零碳電力系統(tǒng)中后期建設(shè)的影響深遠(yuǎn)。
隨著光能風(fēng)能不斷深入，其發(fā)電間歇性對(duì)電網(wǎng)負(fù)面影響將愈發(fā)嚴(yán)重，部分水電站也面臨著生態(tài)系統(tǒng)破壞后越來越長的枯水期，無法保證出力。而要解決這個(gè)問題，光靠建造更多輸電網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。長時(shí)儲(chǔ)能可憑借長周期、大容量特性，在更長時(shí)間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動(dòng)，在清潔能源過剩時(shí)避免電網(wǎng)擁堵，負(fù)荷高峰時(shí)增加清潔能源消納。
頻繁的自然災(zāi)害，不僅會(huì)造成大規(guī)模停電影響日常生活，還會(huì)加速輸配電設(shè)備老化，增加電網(wǎng)運(yùn)營成本。其他外部不可抗因素如天然氣管道運(yùn)輸阻塞、煤炭供應(yīng)短缺等能源資源多日乃至季節(jié)性的供應(yīng)緊張，也會(huì)導(dǎo)致電價(jià)上漲。長時(shí)儲(chǔ)能能夠在極端天氣下保障電力供應(yīng)，降低社會(huì)用電成本。
二、市場展望
根據(jù)全球長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)發(fā)布的白皮書顯示，要達(dá)到全球碳中和目標(biāo)，到2040年在全球范圍內(nèi)部署85TWh-140TWh的長時(shí)儲(chǔ)能，使可再生能源取代化石燃料，減少電力部門的排放10-15%，每年減少2.3萬噸二氧化碳排放。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)所需的投資可能在1.5~3萬億美元之間。
對(duì)標(biāo)中國，由于中國一次能源占全球比例為26%，因此中國將需要部署22TWh~36TWh的長時(shí)儲(chǔ)能。當(dāng)然這中間包含抽水蓄能，目前發(fā)改委公布的中國的抽水蓄能資源規(guī)劃，在2035年大概能做到3TWh左右的容量。對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，還需要有90%長時(shí)儲(chǔ)能。需要有其他各種新興技術(shù)，包括液流電池、蓄熱儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等等來滿足，市場增長空間將達(dá)到數(shù)萬億人民幣。
三、示范工程
（一）國外“長時(shí)儲(chǔ)能+光伏”來替代火電
在國外，已經(jīng)出現(xiàn)“長時(shí)儲(chǔ)能+光伏”來替代火電的案例。美國巴菲特投資的公用事業(yè)公司NVenergry最近收購了總計(jì)600兆瓦的太陽能光伏和480兆瓦電池儲(chǔ)能的資源組合，并且還與一個(gè)690兆瓦太陽能光伏與380MW/1400MWh的儲(chǔ)能項(xiàng)目一起簽訂了一份25年的購電協(xié)議。這些項(xiàng)目都是為了替代一個(gè)即將退役的火力發(fā)電站。另外一家超長時(shí)儲(chǔ)能公司Form Energry與迷你蘇達(dá)州的Georgia Power公司合作，建立了一套1MW/150MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，參與替代一個(gè)1150MW的火力發(fā)電廠。澳大利亞OriginEnergy正在計(jì)劃用700MW的長時(shí)儲(chǔ)能加光伏去替代一個(gè)2880MW的一個(gè)火力發(fā)電站。
由于歐美的電價(jià)機(jī)制，現(xiàn)階段基本上可以用某些長時(shí)儲(chǔ)能加光伏來替代火電。在中國，也由于電價(jià)政策的不同，需要更低的儲(chǔ)能成本才能實(shí)現(xiàn)用儲(chǔ)能加風(fēng)光清潔電源去替代火電。如果長時(shí)儲(chǔ)能LCOS降低到2角/度電以內(nèi)，目前我國西部風(fēng)光發(fā)電的成本在2角以內(nèi)，這個(gè)時(shí)候儲(chǔ)能加上光伏，總成本在三毛多一度電，那么在電價(jià)上“長時(shí)儲(chǔ)能+風(fēng)光發(fā)電”就具有與火力發(fā)電相競爭的優(yōu)勢。
（二）國內(nèi)典型長時(shí)儲(chǔ)能的示范工程及應(yīng)用
2021年我國主要儲(chǔ)能技術(shù)的集成示范均取得了重要進(jìn)展，綜合分析大致可以分為三類。我國儲(chǔ)能示范分為第一類為系統(tǒng)規(guī)模提升或者性能提升的集成示范，主要包括抽水蓄能、鋰離子電池、壓縮空氣儲(chǔ)能和儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷等。第二類為驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)突破的集成示范，主要包括鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等。第三類為該類技術(shù)的首次集成示范，主要包括鈉離子電池、超級(jí)電容器等。
（1）壓縮空氣儲(chǔ)能
國外壓縮空氣儲(chǔ)能工程已投入商業(yè)運(yùn)行。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)從上世紀(jì)50年代發(fā)展起來的，世界上最先商業(yè)運(yùn)行的兩個(gè)大型壓縮空氣儲(chǔ)能電站分別是德國的Huntorf電站、美國Mcintosh電站，均采用天然地下鹽穴作為儲(chǔ)氣裝置。加拿大Hydrostor公司于2015年在多倫多建成了首個(gè)600kW的水下壓縮空氣儲(chǔ)能示范工程。
2021年，國內(nèi)壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目取得了多個(gè)里程碑式的進(jìn)展。中國科學(xué)院工程熱物理所于2021年8月在山東肥城建成了國際首套10MW鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能商業(yè)示范電站，順利通過項(xiàng)目驗(yàn)收，并正式并網(wǎng)發(fā)電商業(yè)運(yùn)行，系統(tǒng)效率達(dá)到60.7%，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。位于貴州畢節(jié)的集氣裝置儲(chǔ)氣10MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)于2021年10月完成并網(wǎng)發(fā)電。江蘇金壇建設(shè)了60MW/300MWh鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，并于2021年10月開展了并網(wǎng)試驗(yàn)。中國科學(xué)院工程熱物理所在張家口市建設(shè)的國際首套100MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國家示范項(xiàng)目，已經(jīng)完成關(guān)鍵部件研制和系統(tǒng)集成安裝，并于2021年12月底順利并網(wǎng)，開始進(jìn)入系統(tǒng)帶電調(diào)試階段，成為我國壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)新的里程碑。
（2）蓄熱儲(chǔ)能
與壓縮空氣儲(chǔ)能和抽水蓄能電站相比，獨(dú)立熔鹽儲(chǔ)熱電站具有占地面積小、不受地理?xiàng)l件限制、可建在城市內(nèi)部等優(yōu)點(diǎn)，另外建在城市的大規(guī)模高溫蓄熱電站還可與城市供熱相結(jié)合，建成大規(guī)模的高溫蓄熱電聯(lián)供電站。
在儲(chǔ)熱集成示范方面，2021年度在敦煌建成了采用熔鹽儲(chǔ)熱的50MW線性菲涅爾式太陽能熱發(fā)電站，熱熔鹽溫度550℃，冷熔鹽溫度290℃，熔鹽儲(chǔ)熱可發(fā)電750MWh；在新疆哈密建成了50MW熔鹽塔式光熱發(fā)電，采用熔鹽儲(chǔ)熱可實(shí)現(xiàn)12h連續(xù)發(fā)電；在河北黃帝城建成1.06萬m3水體儲(chǔ)熱的太陽能儲(chǔ)熱采暖項(xiàng)目，在北京建立了50kW/500kWh中低溫?zé)峄瘜W(xué)儲(chǔ)熱中試系統(tǒng)；在張家口建成100MW亞臨界水蓄熱子系統(tǒng)應(yīng)用于100MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)；在張家口應(yīng)用水合鹽相變材料實(shí)現(xiàn)為冬奧會(huì)轉(zhuǎn)播中心供暖。江蘇金合公司己實(shí)現(xiàn)中高溫復(fù)合相變材料及其系統(tǒng)技術(shù)(450～750℃)的規(guī)?；瘧?yīng)用。
（3）液流電池儲(chǔ)能
液流電池具有安全性高、壽命長、規(guī)模大等優(yōu)點(diǎn)，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。據(jù)美國DOE預(yù)計(jì)，在儲(chǔ)能時(shí)長為4～10h的電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能方面，液流電池儲(chǔ)能技術(shù)將具有比較優(yōu)勢。
近年來國內(nèi)完成了多個(gè)標(biāo)志性全釩液流電池儲(chǔ)能電站示范項(xiàng)目，其中，融科儲(chǔ)能兩套10MW/40MWh網(wǎng)源友好型風(fēng)場項(xiàng)目投運(yùn)，北京普能交付了一套光伏、儲(chǔ)能戶外實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)國家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，大連200MW/800MWh全釩液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站一期工程完成主體工程建設(shè)，進(jìn)入單體模塊調(diào)試階段。此外，近期國內(nèi)簽約落地多個(gè)100MW級(jí)全釩液流電池電站，國電投集團(tuán)襄陽100MW/500MWh，中廣核100MW/200MWh全釩液流電池儲(chǔ)能電站等。
長時(shí)儲(chǔ)能將成為必須要部署的設(shè)備，然而長時(shí)儲(chǔ)能的商業(yè)化進(jìn)行仍然面臨種種挑戰(zhàn)，多種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)都有不同的研究和發(fā)展，但還沒有一種技術(shù)能同時(shí)滿足長壽命、安全、經(jīng)濟(jì)、效率高、大規(guī)模儲(chǔ)能等多項(xiàng)指標(biāo)，布局和應(yīng)用長時(shí)儲(chǔ)能需要重點(diǎn)解決幾個(gè)關(guān)鍵問題。
長時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展挑戰(zhàn)及展望
一、發(fā)展挑戰(zhàn)
隨著風(fēng)光發(fā)電率滲透率越來越高，儲(chǔ)能產(chǎn)品和市場機(jī)逐漸明朗，長時(shí)儲(chǔ)能將成為必須要部署的設(shè)備，然而長時(shí)儲(chǔ)能的商業(yè)化進(jìn)行仍然面臨種種挑戰(zhàn)，比如長時(shí)儲(chǔ)能的初始投資規(guī)模巨大、商業(yè)模式并不清晰、技術(shù)成熟度有待提升。
長時(shí)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益不明朗。長時(shí)儲(chǔ)能單單沿用短時(shí)儲(chǔ)能的盈利模式，則經(jīng)濟(jì)效益有限。而目前大部分電力輔助服務(wù)市場、峰谷電價(jià)套利空間，對(duì)2-4小時(shí)短時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)基本足夠。因此，長時(shí)儲(chǔ)能要想突破短時(shí)儲(chǔ)能的商業(yè)壁壘，必須要解決短時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)當(dāng)前所無法解決的痛點(diǎn)，展示其在更長時(shí)間維度的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
長時(shí)儲(chǔ)能的成本制約商業(yè)化進(jìn)程。研究表明長時(shí)儲(chǔ)能的價(jià)格至少要達(dá)到$50/kWh才會(huì)被更廣泛地應(yīng)用；如要大幅降低整體發(fā)電成本(>10%)，成本必須落在$1/kWh-$10/kWh這個(gè)區(qū)間。除了長時(shí)儲(chǔ)能本身的充放電效率和造價(jià)，還有眾多可以提供穩(wěn)定電力服務(wù)的能源組合（核能、化石能源+碳捕捉與封存技術(shù)、氫能等）與之競爭，這些技術(shù)未來發(fā)展和成本，也會(huì)左右長時(shí)儲(chǔ)能在電網(wǎng)中可以占有多大的位置。
長時(shí)儲(chǔ)能商業(yè)模式仍不明晰。目前風(fēng)光發(fā)電企業(yè)配置的2小時(shí)以內(nèi)的儲(chǔ)能基本都是發(fā)電企業(yè)成本。長時(shí)儲(chǔ)能也不例外，初始投資規(guī)模巨大。長時(shí)儲(chǔ)能市場目前仍處于探索階段，其商業(yè)模式并不清晰。其中南方電網(wǎng)嘗試把儲(chǔ)能作為獨(dú)立的市場主體，由最終用戶來承擔(dān)儲(chǔ)能成本。國家電投的長時(shí)儲(chǔ)能則通過參與現(xiàn)貨交易市場來獲取收益。
二、總結(jié)展望
長時(shí)儲(chǔ)能與短時(shí)儲(chǔ)能相比最大優(yōu)勢系就是其容量邊際成本，長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)需要功率和容量解耦和，其功率和容量可以相對(duì)獨(dú)立擴(kuò)展，容量部分成本越低越有利于長時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展應(yīng)用。多種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)都有不同的研究和發(fā)展，但還沒有一種技術(shù)能同時(shí)滿足長壽命、安全、經(jīng)濟(jì)、效率高、大規(guī)模儲(chǔ)能等多項(xiàng)指標(biāo)，布局和應(yīng)用長時(shí)儲(chǔ)能需要重點(diǎn)解決以下關(guān)鍵問題。
1、合理測算長時(shí)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益，甄選電源儲(chǔ)能配置方案。面臨一個(gè)跨區(qū)域、多種發(fā)電類型、市場與計(jì)劃雙軌并行、分布式集中式混合的復(fù)雜電力系統(tǒng)，電力規(guī)劃分析模型中考慮更多持續(xù)性極端天氣，給儲(chǔ)能設(shè)定合理的經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行持續(xù)模擬，并以模型數(shù)據(jù)開源、學(xué)術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)合等方式集思廣益，甄選出最經(jīng)濟(jì)可靠的電源儲(chǔ)能配置方案。
2、以電網(wǎng)需求核定儲(chǔ)能時(shí)長與價(jià)格聯(lián)動(dòng)機(jī)制，針對(duì)不同應(yīng)用場景儲(chǔ)能制定與之相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求?！伴L時(shí)儲(chǔ)能”通常被用作具有足夠長的持續(xù)放電時(shí)間、可以提供穩(wěn)定容量并支撐電網(wǎng)資源充裕度的儲(chǔ)能系統(tǒng)。根據(jù)長時(shí)儲(chǔ)能的電網(wǎng)應(yīng)用場景進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，提前分類布局相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理要求。
3、以政策要求促進(jìn)長時(shí)儲(chǔ)能布局和發(fā)展，在風(fēng)光發(fā)電優(yōu)勢地區(qū)結(jié)合低成本儲(chǔ)能進(jìn)行火電替代試點(diǎn)。大容量、長周期儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)的重要保障，選取優(yōu)勢地域開展火電替代試點(diǎn)工程，以風(fēng)光發(fā)電＋長時(shí)儲(chǔ)能助力局部電網(wǎng)優(yōu)先脫碳。
