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關注| 華為、特斯拉大舉殺入電化學儲能,萬億市場開啟!

2021-12-09 08:48:24 太陽能發(fā)電網(wǎng)
12月3日,工信部印發(fā)《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》,其中強調(diào)在主要碳排放行業(yè)以及綠色氫能與可再生能源應用、新型儲能等領域,實施一批降碳效果突出、帶動性強的重大工程。這只是儲能項目受到政策層面關注的最新例證。截至目前,我國已有25個省份發(fā)布文件明確新能源配置儲能,并已有10個省份公布了儲能參與調(diào)峰服務的價格文件
項目突圍遇阻:全球5年電池產(chǎn)能僅夠東京停電三天之用

當前抽水蓄能投運占比和電化學儲能占比的明顯不均衡現(xiàn)象,一方面是由于抽水蓄能擁有項目規(guī)模大等優(yōu)勢,另一方面也說明當前電化學儲能發(fā)展存在切切實實的瓶頸。

具體來看,首當其沖就在于安全性上。今年4月16日,北京豐臺區(qū)一公司儲能項目發(fā)生火災爆炸,造成1人遇難、2名消防員犧牲、1名消防員受傷,直接財產(chǎn)損失1660.81萬元。此次事故發(fā)生后,“儲能是否安全”的討論迅速變得熱烈起來。

日前,該起事故的調(diào)查報告正式向社會公布。報告指出,該公司南樓起火直接原因系西電池間內(nèi)磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)短路故障,引發(fā)電池熱失控起火。北樓爆炸直接原因為南樓電池間內(nèi)的單體磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)短路故障,引發(fā)電池及電池模組熱失控擴散起火,事故產(chǎn)生的易燃易爆組分通過電纜溝進入北樓儲能室并擴散,與空氣混合形成爆炸性氣體,遇電氣火花發(fā)生爆炸。

而劉科向記者分析,之前很多觀點認為,隨著電動車的發(fā)展,大量電動車上淘汰下來的電池還可以循環(huán)利用,比如說放到儲能電站里繼續(xù)使用等等。但從上述案例和一系列的事故看,大規(guī)模的電池集中放置在一起使用的確存在安全性的問題,容易產(chǎn)生隱患,甚至可能會產(chǎn)生連環(huán)爆炸事故。

如何防范諸如此類事故的發(fā)生?劉勇向記者分析,對于儲能項目來說,關鍵還是要做好本體安全和主動安全,光靠被動防御很難解決問題,也會給消防帶來壓力。新型儲能是新興產(chǎn)業(yè),在技術、標準、應用等各方面還不完善,要積極穩(wěn)妥地推進,采用科學規(guī)范的管理體系來保障新型儲能項目安全。

這里所說的本體安全,主要指的是電池內(nèi)部的安全設計。目前的電池材料還是存在易燃易爆的隱患,需要在技術方面進行針對性突破。

此外,新型儲能項目隨著運行時間的增長,設備的老化和電池性能的衰減將日益嚴重,發(fā)生質(zhì)量問題及安全事故的概率將會增大,因此,必須開展項目運行狀態(tài)監(jiān)測并進行安全狀態(tài)評估,避免超期服役和帶病工作。

一家儲能企業(yè)負責人在受訪時向《每日經(jīng)濟新聞》記者表示,要防范此類事故發(fā)生,從主回路的集成看,經(jīng)過認真的分析,企業(yè)在實踐中已不會再考慮大規(guī)模的集成化方案,即把儲能電池串并聯(lián)在一起,而是在物理空間層面全部分離開來,這樣一來,即使儲能電站的一部分發(fā)生問題,也不會蔓延到其他部分去。

此外,電化學儲能缺乏能解決大范圍、大規(guī)模用電問題的“大項目”,這也是當前該領域發(fā)展的一大瓶頸,也成為一些觀點質(zhì)疑電化學儲能應用前景的關鍵因素所在。

劉科在接受《每日經(jīng)濟新聞》記者采訪時表示,目前電化學儲能這類“電池儲能”還是只能解決手機、電腦、汽車等小規(guī)模的用電需求,如果要用它們制定大規(guī)模的儲能方案,成本還是太高。雖然有不少企業(yè)宣稱已經(jīng)有了大規(guī)模儲能的方案,但在實際生活中,目前連一個全部依靠儲能供電的小區(qū)都還沒有出現(xiàn)。

劉科舉例說,據(jù)估算,目前全球電池生產(chǎn)商5年多的電池產(chǎn)能僅能滿足東京全市停電3天所需的電能!叭绻f我們有4/5的時間或者5/6的時間要靠電池儲電,這是不可想象的。況且,這個世界也沒有那么多的鈷和鋰,沒法讓我們造那么多的電池!

不過,《每日經(jīng)濟新聞》記者也注意到,近一段時間以來,全球范圍內(nèi)不少儲能大項目密集發(fā)布相關消息,讓人們對于未來大規(guī)模儲能運用的前景再次充滿想象。

10月16 日,2021全球數(shù)字能源峰會在迪拜召開。會上,華為數(shù)字能源技術有限公司與山東電力建設第三工程有限公司成功簽約了沙特紅海新城儲能項目。此次項目為全球最大的光儲離網(wǎng)儲能項目,其儲能系統(tǒng)可達 1300MWh。華為表示,此次這種大規(guī)模使用“光伏 + 儲能”來供給一座百萬人口級別城市的能源工程,在全球范圍內(nèi)尚屬首次。

而著名電動車企特斯拉也推出了大型儲能系統(tǒng)Megapack,布局全球公用事業(yè)儲能行業(yè)。據(jù)特斯拉官網(wǎng)介紹,目前,特斯拉已實施一個1000兆瓦時的項目,提供了創(chuàng)紀錄的能源容量,足以為舊金山的每戶家庭供電6個小時。

上述企業(yè)密集宣布儲能大項目,是否說明當前電化學儲能技術發(fā)展已突破相關瓶頸?

對此,劉勇向記者分析,以目前特斯拉正在推進的大規(guī)模儲能項目為例,其使用的三元電池技術運用在40尺集裝箱上,可以做到6個兆瓦時的電量,電池的容量越大,就越能節(jié)約用地。

但與此同時,這一類的大項目的關鍵還在于系統(tǒng)集成能力:一是儲能集裝箱的集成,二是電站運行的集成。據(jù)估計,實現(xiàn)這樣大規(guī)模的儲能項目,需要幾百個甚至上千個大型集裝箱。因此,同時運營維護好這么多儲能集裝箱,就顯得至關重要。

劉勇認為,從目前情況看,各家企業(yè)爭相宣布的GW級大規(guī)模儲能項目,暫時還沒有形成全生命周期內(nèi)完全成熟的實例。未來更大規(guī)模的儲能項目是否能在全生命周期內(nèi)保持安全運行,需要開展源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)規(guī)劃技術、大容量儲能與新能源聯(lián)合運行的建模與仿真技術、大規(guī)模儲能設備、軟件與數(shù)據(jù)集成技術、安全與運維、多類型儲能匹配模式及調(diào)控模式等方面的研究。

電化學儲能技術要在投運的工程項目基礎上,進一步優(yōu)化在電池結構設計、電站運行檢測與管理、風險診斷、安全防護、應急處理、通信架構、控制方式、出力策略、混合儲能等方面的技術評價能力建設。

此外,當前儲電成本較高,也是困擾行業(yè)發(fā)展的一大痛點。劉科結合數(shù)據(jù)對《每日經(jīng)濟新聞》記者分析,目前太陽能發(fā)一度電成本可低至一毛多錢,但在珠三角地區(qū),工商業(yè)用電峰谷電價差最高可以達到1.3元-1.7元。

一般來說,峰谷電價差可以代表儲能的成本,從發(fā)電成本和峰谷電價差這兩個數(shù)據(jù)的對比看,目前儲能的成本要遠遠高于新能源發(fā)電的成本。如果儲能成本過高,對新能源的消納將產(chǎn)生明顯制約。

劉科向記者解釋,儲能的重要作用體現(xiàn)在“削峰填谷”上,如果儲能發(fā)展得好,可以有效壓縮峰谷電價價差。但從目前情況看,我國不少地方峰谷電價差還非常大,即使存在套利空間,相關企業(yè)也沒有明顯動作。說明這個問題沒有得到很好解決。

競爭賽道開啟:各種技術路徑將八仙過海各顯神通

從更深層次說,有關儲能的市場熱度,以及圍繞著儲能技術的種種爭議,歸根結底還是在構建清潔低碳安全高效的能源體系背景下,圍繞著如何消納可再生能源,從而構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)展開的。

毋庸諱言,當前的電化學儲能技術,還沒有發(fā)展到能夠獨當一面的階段。那么,在當前我們掌握的技術能力下,如何使用多條路線,各盡所能,從而實現(xiàn)新能源消納?

對此,劉科向《每日經(jīng)濟新聞》記者分析,風能、光能、水電等可再生能源受天氣影響比較大,很多時候都是“靠天吃飯”。在這樣的背景下,要消納好新能源,需要把電網(wǎng)的基底負荷做好,而要承擔基底負荷,目前比較合理的選擇還是核電和火電,這是維護整體電網(wǎng)穩(wěn)定的主力軍。

當然,目前不少人提出“風光互補”、智能電網(wǎng),這也是可再生能源消納的一條路徑,但歸根結底還是要發(fā)揮好基底負荷的作用。

劉科認為,盡管大家對可再生能源有比較美好的愿景,但從現(xiàn)實情況看,把資金投在火電改造或者核電安全性改造上,效果要比開發(fā)前景還不明朗的能源技術要好很多。

劉勇則向記者表示,從目前技術路線看,可再生能源的消納主要依靠三個方面:火電的靈活性改造、抽水蓄能和電化學儲能。

《每日經(jīng)濟新聞》記者也注意到,除了抽水蓄能、電化學儲能這些運用時間較長的儲能技術,近年來,一系列新的儲能技術也開始異軍突起,為新能源消納提供了多種可能。

比如說,近年來,氫儲能的運用就成為能源領域熱點。氫能能量密度高,運行維護成本低,可同時適用于極短或極長時間供電的能量儲備,是少有的能夠儲存上百千瓦時以上的儲能形式。

中國科學院院士孫世剛此前接受記者采訪時表示,再生能源發(fā)電不是那么容易就能上網(wǎng)的,需要我們配套儲能設施,把能量用起來。在這一個過程中,最好的方式就是通過氫能;我國西部的水電資源如果用不完,也可以把它變成氫能,通過電解水的方式生成氫氣解決。

劉科向記者分析,從中國的天然稟賦來看,可以把風能、太陽能和煤結合制出比較便宜的甲醇,通過車載甲醇制氫并與燃料電池系統(tǒng)集成,這就比直接燃燒的發(fā)動機效率高。這條路線未來是有可能實現(xiàn)的。

目前國內(nèi)氫儲能運用正在穩(wěn)步推進之中。今年3月,中國化學工程集團有限公司發(fā)布消息,中國化學工程十一公司承建的寧夏寶豐能源集團股份有限公司太陽能電解制氫儲能研究與示范項目10×1000Nm3/h電解水制氫工程項目一次性試車投產(chǎn)成功。

該項目是寧夏首個氫能產(chǎn)業(yè)項目,也是國內(nèi)最大的一體化可再生能源制氫儲能項目,采用單臺產(chǎn)能1000標方/小時的國產(chǎn)最先進高效堿性電解槽。投產(chǎn)后,預計年產(chǎn)氫氣1.6億標方,副產(chǎn)氧氣0.8億標方。每年可減少煤炭消耗25.4萬噸,減少二氧化碳排放44.5萬噸。

此外,壓縮空氣儲能運用也是目前儲能新技術領域的一大熱點。今年9月30日,江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目并網(wǎng)試驗成功,向國家電網(wǎng)發(fā)出我國首個大型壓縮空氣儲能電站第一度電,標志著我國新型儲能技術的研發(fā)和應用取得重大進展。

據(jù)中鹽集團介紹,鹽穴壓縮空氣儲能是一種利用地下鹽穴儲氣的大容量物理儲能技術。其利用低谷電能將空氣壓縮到鹽穴中,用電高峰時再釋放壓縮空氣發(fā)電,從而實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷,提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納能力,具有容量大、壽命長、安全環(huán)保等優(yōu)勢。

劉科也向記者強調(diào),可以預期的是,未來儲能領域?qū)尸F(xiàn)“八仙過海、各顯其能”的態(tài)勢。


原標題:華為、特斯拉大舉殺入電化學儲能,萬億市場開啟,但全球5年總產(chǎn)能僅夠東京停電用3天,瓶頸如何破?



作者: 李可愚 來源:每日經(jīng)濟新聞 責任編輯:jianping

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