未来的新能源储能技术发展趋势?
作者:张抗抗
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储能技术将迎来大发展,这是不可避免的趋势。
电力处于现代能源的核心位置,以前是由发电侧-电网侧-用电侧组成的「源-网-荷」结构。
在「碳中和」指导下的电力清洁化趋势下,逐步转变成「源-网-荷-储」的结构[1],储能将贯穿整个电力系统:

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为什么要增加「储能」这一环节?
答案很简单,作为清洁能源的主力,风电与光伏都具有很强的波动性,必须依赖储能才能实现效率发电。
用煤发电,用多少煤是由人决定,控制煤的用量就可以很大程度消除波动性。
风电光伏,风力与光照是由老天爷决定的,波动性是不可避免的[2],所以就需要不同时间尺度的储能手段。

风电与光电在不同时间尺度上的波动性 图片来源[2]
储能技术有很多种,大家只需要记住3点:
抽水蓄能: 当前主力,未来稳定发展。受地理条件限制大。
电化学储能: 成本进入可行区,将快速发展。不受地理条件限制,功能灵活丰富。
其它储能: 技术尚未进入成熟期,或规模较小,或不太适合电力储能。
一、抽水蓄能:当打之年
抽水蓄能的原理很简单[3]:多余的电抽到山上去,缺电时让水流下来发电。

抽水蓄能电站原理 图片来源[3]
建成之后,让人感叹祖国的大好山河[4]:

浙江宁海抽水电站 图片来源[4]
把水抽上来,再放下去,有人说这不是脱了裤子放屁吗?
当分时电价不同时,那就不是脱了裤子放屁了。促进抽水蓄能大发展的,恰恰就是电价这只「无形的手」:电价改革要求峰谷差率超过40%的地方,价差不低于4:1,这就为抽水蓄能提供了套利空间,也提供了发展动力[1]。
抽水蓄能,说白了就是储存重力势能。前一段还有一种重力塔的「搬砖式」储能[5],让人有一种大开眼界的感觉。
其实就是把载体从水换成了混凝土块,降低了对地理条件的限制。除此之外,与抽水蓄能比毫无优势。我认为与电化学储能比也没优势。

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2000-2020年,全球装机容量的90.3%都是抽水蓄能[6],可以说是当打之年、主力中的主力。

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不仅当前是主力,未来也会快速发展。<抽水蓄能中长期发展规划2021-2035 年>指出[7]:2025年比十三五翻一番,达6200万千瓦以上;2030年再翻一番,达到1.2亿千瓦左右。
咱们国家地盘大,适合建设抽水蓄能电站的地点就多。地大物博的优势,在抽水蓄能行业体现得淋漓尽至。
二、电化学储能:接力赛的下一棒
抽水蓄能无法满足风电、光伏的进一步发展,原因有三:
祖国山河再壮阔,适合建抽水蓄能电站的地点总是有限的。
风力强、光伏强的地方,附近不一定能建抽水蓄能电站(个人猜测:往往不能)。
智能电网不仅需要低频的储能,还需要高频的储能。
先讲讲储能的低频高频问题。我在2016年写过一篇V2G的文章,指出锂电池对电网的辅助作用,既有低频的负荷转移(Load shifting),也有高频的负荷调频(Regulation)、旋转备用(Spinning reverse)。
电动汽车入网技术(V2G)是什么,目前有什么研究或者是应用?448 赞同 · 65 评论回答
抽水电站可以起到负荷转移的作用,但不能用于负荷调频与旋转备用。进一步地,在一个完善的智能电网中,电化学储能可以完全下图中的全部功能,而抽水蓄能只能完成其中一小部分。

图片来源[6]
电化学储能更加灵活,应用场景更广,简单举几个例子:
发电侧:风电、光伏发电的并网(抽水蓄能受地理条件限制不一定能建)
电网侧:辅助调峰调频,防止大规模停电(抽水蓄能做不到)
用户侧:光伏自发自储(家里没法建抽水蓄能站)
电化学储能有着良好的发展前景,但一直发展较慢,原因就是电池太贵!
电池太贵,所以建起来亏钱 → 因为亏钱,所以没人建 …… 这又是一个「鸡生蛋、蛋生鸡」的循环,谁来打破呢?
电动汽车的快速发展,使得锂离子电池的成本以不可思议地速度下降:2010-2020 年,锂电池组价格稳定下降,平均每年降价19.4%。
没想到吧,你以为自己只是买了一辆电动汽车,没想到也从电池成本的角度推动了电化学储能的发展,间接推动了光伏发电与风力发电的发展?

图片来源[1]
当锂电池成本降低到一个阈值的时
发布时间 : 2023-04--18