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最新报告 | 电化学储能技术:电力系统脱碳之路的重要方向

2022-06-22 16:47来源:北极星储能网关键词:电化学储能源网荷储新型储能收藏点赞

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2022年6月22日,北京国际环保组织绿色和平发布了《电力系统脱碳的关键路径-电化学储能技术创新趋势报告》(下称“报告”),从四种电化学储能技术路线出发,拆解其上下游产业链,细致呈现了不同环节的发展现状和市场结构。

报告从安全、成本、性能、环境友好四个方面,挖掘可以提升电化学储能的性能以更好地支撑新型电力系统的创新技术,并进一步梳理了掌握创新技术的国内外公司及其发展情况。

电力系统脱碳储能迎来巨大机遇

中国从2020年底向国际做出“双碳承诺”至今,已两年有余,《2030年前碳达峰行动方案》明确,到2030年风电、光伏要实现装机容量12亿千瓦的目标,可见高比例可再生能源是未来电力系统发展的必然趋势,风电和光伏发电将从补充能源逐渐演变为主力能源。

但是风光等可再生能源具有波动性、间歇性的特点,受天气影响大,无风无光的情况下供能跟不上,而发电量剧增的情况下电网可能无法消纳。因此电力系统对于平滑输出、调峰调频等电力辅助服务的需求明显增长,而储能作为新增的灵活性调节资源,将在高比例可再生能源的电力系统中发挥重要作用。

储能技术不仅可提高常规发电和输电的效率、安全性和经济性,也是实现可再生能源平滑波动、调峰调频,满足可再生能源大规模接入的关键技术之一。中国目前最为成熟的电力储能技术是抽水蓄能,但选址受地理因素限制较大且施工周期较长,在电力系统中的应用受限,而以电化学为代表的新型储能具有调节速度快、布置灵活、建设周期短等特点,已成为提升电力系统可靠性的重要手段。

国家已经在源、网、荷三个层面给予储能发展多项政策支持,但技术才是促进产业进步的根源。目前各类电化学储能技术尚处于商业化早期或示范阶段,各类电化学储能技术都有其局限性,在性能提升与成本下降上有非常大的空间。尚没有一种储能技术可以适用于所有应用场景,短时间内不会出现“一统江湖”的储能技术,各类技术路线也需要在不断发展的过程中由市场来检验。

新型储能在电力系统中具有多元场景

报告指出,储能行业应用场景丰富,主要可分为电源侧、电网侧和用户侧三类。

电源侧对储能的需求场景类型较多,包括可再生能源并网、电力调峰、系统调频等; 电网侧储能主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电扩容升级等;用户侧储能主要用于电力自发自用、峰谷价差套利、容量电费管理和提高供电可靠性等。

并且, 在实际应用中,储能的某一功能应用并不局限于单一应用场景,以平滑输出、跟踪出力计划为例,可同时应用于电源侧、电网侧和用户侧。

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储能的应用场景 ©绿色和平

主流电化学储能技术路线的创新趋势

报告指出,电化学储能产业具备三大特点,分别是产业链长且复杂、市场参与者背景多元,以及所涉技术横跨材料、物理、化学、电力工程等多个学科,综合性强。因此报告所总结出的主流电化学储能技术路线的创新趋势,也是一个将这些特点悉数考虑进来的复杂议题。

报告分析了电化学储能产业从上游的电池到下游的回收五大环节的创新机遇,电池环节包括锂电池、钠离子电池、全钒液流电池以及锌溴液流电池,中间环节有储能变流器,电池管理和能量管理系统,储能系统应用,最后到电池回收环节。报告分析了这五个环节的整体现状、产业链细分、挑战、创新方向和创新技术,描绘出了一幅电化学储能创新趋势全景图。

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储能产业链简图 ©绿色和平

研究表明,以北京市一般工商业分时电价作为参考进行测算,运营商主要通过低储高放获利,5年左右回收成本。户来不需要承担投资储能的费用,只需在电价高峰时期从运营商购买价格较低的电量即可节省电费;对于电网来说,建设共享储能节省了大量的扩建费用以及减低了耗损成本。

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共享储能成本-收益参数表©绿色和平

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共享储能经济性分析©绿色和平

行业内不同环节的参与者能够通过本报告充分了解电化学储能产业链的市场技术现状,对储能行业感兴趣的投资人也能参考此报告以了解产业创新脉络,助力产业加速发展。


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