锂离子电池的发明使电动汽车发生了突飞猛进的变化,带动了可再生能源的大发展。新能源革命来了,前景无限的美好,但是很遗憾,当前新能源还面临诸多难题,就是既要供应安全,又要价格便宜,还要绿色环保。
目前有效的储能方式,首先是以抽水蓄能、压缩空气储能等为主的物理储能,其中抽水蓄能在我国储能中占比最大,约占90%以上份额;其次是以锂离子电池等为主的电化学储能,其应用范围和场景不断扩大,能够与电力系统、通信基站、数据中心、轨道交通、电动汽车、智能电网等有机融合发展;另外,还有将过剩电力用来制氢,把氢存储起来作为储能的方式。截至2021年底,我国已投运电力储能项目累计装机规模46.1吉瓦,占全球市场总规模的22%,同比增长30%。现阶段我国储能存在的现实问题是成本偏高,电化学储能每度电成本在0.5元以上,光伏发电成本虽然可以做到每度电0.1元到0.2元,但是加上消纳成本,储能比发电要贵得多。
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,具有能量密度大、零污染、零碳排等优点。氢储能是将太阳能、风能等清洁能源发出的电能,或夜间电网的过剩电能,通过电解水制取氢气,用储氢罐存储,需要的时候,利用燃料电池或氢燃气轮机发电返回电网的一种储能方式。它是电站调峰的有效方式,可以有效助力新能源并网,缓解区域能源分配不均问题。据统计,我国目前在建和筹建的风电、光伏制氢项目超过了40个,被专家认为发展前景广阔。
氢储能也是一种非常重要的长周期、大规模储能方式,这里的关键还是成本。氢经济性不是很好,电是直接储,氢还要电解水制成氢,效率大打折扣。但是我们要清楚氢能讲究的或者说可再生能源讲究的是全链条经济性,包括制备、储存、运输、加气、使用,全链条。发电,生产的成本低,但是储电的成本高。比如说一公斤氢可以储多少度电呢?储33度电,就算电池储1度电500元,储33度电也得16500元,但是储1公斤氢,如果在地上储,那1000元都不要,所以它储能的成本只是储电的1/10不到。
电池不能长周期储能,因为它有自放电,也不能大规模储能,因为成本太高,所以在电池不适合的这些地方,氢能就有它的优势。因为储能有高频的、有低频的;有小功率、有大功率;有短周期、有长周期;不同的应用场合需要不同的储能方式。电池和氢能正好互补,形成一个主流的储能方式,而其他的各种储能方式会跟配合互补,构成一个总的储能生态。
我国东北、华北北部、西北、西南地区是主要的风电、光伏、煤电、水电的能源基地,适宜通过建设电化学储能电站,配合特高压输电,将电送到东部沿海经济发达地区。东南部、中东部和南部,火电厂密集,适宜抽水蓄能,配合高压输电网进行输送。东部人口密集地区,适宜分布式光伏、低压配电网配合车网互动来储能和发电。未来,在新型储能关键核心技术方面,我们还要加强大数据、云计算等电网智慧调控技术攻关;电解水和燃料电池的核心材料,高效氢气制备、储运、加注等关键技术也需要取得实质性突破。
2022年3月21日,国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》提出,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。在这种情况下,预计会形成万亿级的车网互动的智慧能源的市场规模。
对于储能市场未来的发展我有如下建议:第一,要明确主流储能技术的战略地位,储能是实现碳中和的关键之一;第二,要明确储能在新能源中的角色定位;第三,要加强储能相关的关键技术研发;第四,建设车网互动V2X的基础设施;第五,要健全多层次统一电力市场体系。我们最终的愿景就是迎接第三次能源革命和第四次工业革命,就是绿色化和智能化。(文/中国科学院院士 欧阳明高)

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刊出日期:2024.04
主管单位:中国石油天然气集团有限公司
主办单位:中国石油企业协会 中国石油企业协会海洋石油分会
国际标准刊号:ISSN 1672-4267
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