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“新能源+儲(chǔ)能”助力“十四五”現(xiàn)代能源體系建設(shè)
日期:2022-04-15   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:yutianyang_tsj 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]

2018—2040年全球不同國(guó)家的累計(jì)儲(chǔ)能裝置量 Bloomberg NEF(彭博新能源財(cái)經(jīng))/供圖

3月22日,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)的通知,展望2035年,能源高質(zhì)量發(fā)展取得決定性進(jìn)展,基本建成現(xiàn)代能源體系,可再生能源發(fā)電成為主體電源。根據(jù)歐洲光伏工會(huì)(EPIA)的預(yù)測(cè),到2040年,可再生能源占總體能源結(jié)構(gòu)的比例將達(dá)到總能源消耗量的50%以上,光伏發(fā)電所占比例將超過20%;至21世紀(jì)末,在能源總供給中可再生能源占比將超過80%,光伏發(fā)電占比將超過60%。能源網(wǎng)絡(luò)也在發(fā)生變化,以適應(yīng)日益增長(zhǎng)的能源需求,同時(shí)也支持可再生能源的滲透,而能源網(wǎng)絡(luò)的變化過程中必然會(huì)增加大量的儲(chǔ)能系統(tǒng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)在很大程度上解決了新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性問題,可以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出,有效調(diào)節(jié)新能源發(fā)電引起的電網(wǎng)電壓、頻率及相位的變化,使大規(guī)模風(fēng)電及光伏發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng),提高綠色能源整體利用率?!兑?guī)劃》的順利實(shí)現(xiàn),儲(chǔ)能是關(guān)鍵要素。

按照能量?jī)?chǔ)存方式的不同,儲(chǔ)能可分為物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能三類。其中物理儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等,化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等,電磁儲(chǔ)能主要包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等。

新能源儲(chǔ)能技術(shù)中,鋰離子電池是首選。鋰離子電池儲(chǔ)能性能較好,使用壽命長(zhǎng),循環(huán)次數(shù)高。一般情況下,鋰離子電池可循環(huán)3000次左右,鈦酸鋰電池則高達(dá)2.5萬次。鋰離子電池的新增裝機(jī)規(guī)模在全球和國(guó)內(nèi)都居于榜首,國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)布局鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù);電池梯次利用延長(zhǎng)了鋰離子電池的使用壽命,使其進(jìn)一步降低成本。鉛蓄電池技術(shù)成熟,電池材料來源廣泛,成本較低,鉛炭電池90min便可充滿,減少了負(fù)極硫酸鹽化現(xiàn)象,延長(zhǎng)了電池壽命,且功率密度也得到提高,是鉛蓄電池技術(shù)發(fā)展的主流方向。鈉硫電池能量密度高達(dá)760Wh/kg,轉(zhuǎn)換效率接近100%,電池循環(huán)次數(shù)高達(dá)2500次。然而,成本高昂對(duì)工作環(huán)境要求很苛刻,300℃才能啟動(dòng),鈉硫儲(chǔ)能電池在國(guó)外應(yīng)用較多,國(guó)內(nèi)未能大規(guī)模推廣。液流電池采用正負(fù)極電解液?jiǎn)为?dú)循環(huán)的特殊結(jié)構(gòu),提高了化學(xué)反應(yīng)效率,能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)96%以上,能量密度達(dá)92Wh/kg,循環(huán)次數(shù)為13000次左右,使用壽命在20年左右。由于液流電池技術(shù)成熟度不高,體積較大,價(jià)格方面也不占優(yōu)勢(shì),因此在國(guó)內(nèi)應(yīng)用并不廣泛。目前,在化學(xué)存儲(chǔ)方面,科研人員的研究方向主要放在材料屬性和能力改進(jìn)上,包括電極、電解質(zhì)、新型膜和分離器等的優(yōu)化,最有希望的技術(shù)包括Li-S、M-Air和固態(tài)電池及新的液流電池和混合電容器。

新能源儲(chǔ)能技術(shù)中的蓄熱儲(chǔ)能裝置有助于減少住宅、非住宅和工業(yè)的二氧化碳排放量。然而,蓄熱儲(chǔ)能面臨著成本和穩(wěn)定性問題,開發(fā)適用于各種溫度范圍、各種容器的蓄熱儲(chǔ)能裝置,蓄熱儲(chǔ)能裝置的隔熱問題及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和集成等還在研究中。

存儲(chǔ)系統(tǒng)方面的未來研發(fā)方向包括增加存儲(chǔ)容量、促進(jìn)與綠色能源的整合、具有更高的循環(huán)壽命和效率以及更高的放電時(shí)間能力等,其中最重要的是可靠性高的混合解決方案的設(shè)計(jì)和研發(fā)。

美國(guó)、日本將儲(chǔ)能當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)來看待并出臺(tái)了專門的扶持政策,中國(guó)也應(yīng)該重視儲(chǔ)能的發(fā)展,鼓勵(lì)相關(guān)技術(shù)的研發(fā),出臺(tái)相關(guān)政策,以順利實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電成為主體電源、新型電力系統(tǒng)建設(shè)取得實(shí)質(zhì)性成效的目標(biāo)。

本文原載于《中國(guó)建材報(bào)》4月11日9版

原標(biāo)題:“新能源+儲(chǔ)能”助力“十四五”現(xiàn)代能源體系建設(shè)
 
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來源:中國(guó)建材報(bào)
 
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