儲能技術(shù)主要可以分為四類,物理儲能、電化學儲能、化學燃料儲能與熱儲能。
物理儲能 包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、重力儲能等。電化學儲能是指二次電池儲能, 形式多樣,包括鋰離子電池、鉛酸電池、鈉離子電池、全釩液流電池等?;瘜W燃料儲能目 前是指氫儲能。
抽水蓄能據(jù)絕對主導地位,市場份額接近 90%。截至 2021 年底,中國已投運電力儲能項目 累計裝機規(guī)模 46.1GW,同比增長 30%,占全球市場總規(guī)模的 22%。其中,抽水蓄能的累 計裝機規(guī)模最大,為 39.8GW,同比增長 25%,所占比重與去年同期相比再次下降,下降了 3 個百分點;市場增量主要來自新型儲能,累計裝機規(guī)模達到 5729.7MW,同比增長 75%。
抽水蓄能:從發(fā)展規(guī)模來看,我們預計抽水蓄能在未來十年仍將占據(jù)主導地位。目前抽水 蓄能占據(jù)主導地位,已投運抽水蓄能裝機近 4000 萬千瓦。《國家電網(wǎng)有限公司構(gòu)建以新能 源為主體的新型電力系統(tǒng)行動方案(2021-2030 年)》提出要加快已開工的 4133 萬千瓦抽 水蓄能電站建設(shè),“十四五”新開工 3000 萬千瓦以上抽蓄電站,2025 年公司經(jīng)營區(qū)抽水 蓄能裝機超過 5000 萬千瓦,2030 年達到 1 億千瓦。
目前抽水蓄能是最為經(jīng)濟的一種儲能方式,但資源受限、工期冗長,未來成本有抬升趨勢。 目前抽水蓄能全生命周期度電成本大概在 0.21-0.25 元之間,而電化學儲能度電成本普遍 在 0.6 元以上。但是抽水蓄能對地理位置要求較高,資源受限且工期較長,一般從規(guī)劃可 研到建成投運時間在 8-9 年左右。且隨著可用資源越來越少,優(yōu)質(zhì)資源逐步耗盡,投資成 本有走高趨勢,抽水蓄能遠期發(fā)展存在天花板。
飛輪儲能:飛輪儲能優(yōu)勢明顯但面臨技術(shù)瓶頸,短期內(nèi)尚不具備規(guī)?;a(chǎn)能力。飛輪儲 能是指利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪實現(xiàn)電能與動能相互轉(zhuǎn)化的物理儲能方式,飛輪儲能的優(yōu)勢在 于能量密度高、使用壽命長、支持高頻次充放電、安全性能好等,其作為典型的短時高頻 儲能技術(shù)是未來新型儲能的重要發(fā)展方向。但是目前我國飛輪儲能技術(shù)仍處于發(fā)展初期, 面臨入網(wǎng)檢測、規(guī)?;a(chǎn)、運營運維等多重技術(shù)瓶頸,同時也難以避免放電時間短、飛 輪系統(tǒng)難以小型化、度電成本高等問題。根據(jù) CNESA 數(shù)據(jù),截止 2021 年底,我國飛輪 儲能累計裝機量僅占儲能累計裝機量的 0.1%,短期內(nèi)仍難以大范圍推廣。
壓縮空氣儲能:壓縮空氣儲能適合大容量、長時間儲能應用領(lǐng)域,但難以避免熱量散失問 題。壓縮空氣儲能的原理是在電力過剩時將空氣壓縮儲存在地下洞穴中,在需要用電時加 熱高壓空氣進入膨脹機,通過帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)實現(xiàn)空氣勢能與電能的轉(zhuǎn)換。壓縮空氣儲能 具備建設(shè)周期短(12-18 個月)、站址布局相對靈活(占地面積 100 畝以內(nèi))等優(yōu)點,能夠 滿足大規(guī)模長時間儲能場景的需求,但是難以避免壓縮空氣過程中的熱能損耗問題,導致 儲能效率較低。
氫儲能:氫儲能作為化學燃料儲能代表,前景廣闊但能量轉(zhuǎn)換效率不足。氫儲能的工作原 理是在電力過剩時通過電解水等方式將電能轉(zhuǎn)化為化學能,在電力輸出不足時通過燃料電 池實現(xiàn)氫氣與氧氣的反應,將化學能重新轉(zhuǎn)化為電能反哺電網(wǎng)。氫儲能的優(yōu)勢在于能夠在 較長時間內(nèi)保持非常低的自放電率,能夠降低長時間儲能成本,并且基本不會產(chǎn)生碳排放。 但是氫儲能技術(shù)包含“電-氫-電”兩次能量轉(zhuǎn)換過程,導致全周期效率較低,目前氫儲能 發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)效率僅為 35%左右。 電化學儲能:電化學儲能集多種優(yōu)點于一身,看好電化學儲能市場前景。與上述儲能方式 相比,電化學儲能同時具備技術(shù)成熟、充放電響應快、不受空間地形限制、產(chǎn)能布局靈活、 建設(shè)周期短等多重優(yōu)勢,包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等在內(nèi)的多層 次產(chǎn)品矩陣使得可根據(jù)不同應用場景及需求對功率和能量進行靈活配置,可廣泛用于電源 側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及負荷側(cè)調(diào)節(jié),市場前景廣闊。
此外,我們認為從廣義上看,調(diào)節(jié)不僅需要儲能,靈活性改造的源側(cè)和負荷側(cè)都是可以調(diào) 節(jié)的方式。如針對火電進行靈活性改造,能夠協(xié)助調(diào)節(jié)新能源接入,在終端需求較低時降 低發(fā)電量。改變高耗能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)時間,提升需求側(cè)響應能力,均有助于促進電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
原標題:儲能技術(shù)分類有哪些?