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長時儲能：碳中和時代的必然呼喚

長時儲(chu)能(neng)，一般指(zhi) 4 小(xiao)時以(yi)上的(de)(de)儲(chu)能(neng)技術。長時儲(chu)能(neng)系(xi)統(tong)是可實現跨天、跨月，乃至跨季節充放(fang)電(dian)循環(huan)的(de)(de)儲(chu)能(neng)系(xi)統(tong)，以(yi)滿足電(dian)力系(xi)統(tong)的(de)(de)長期穩定。

可(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)滲透率越高，所需儲能(neng)時長越長。可(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)具有間歇性的特點，主(zhu)要發(fa)電(dian)時段和高峰(feng)用電(dian)時段錯位，存在供需落差。

隨滲透(tou)率上升，平(ping)(ping)衡電(dian)(dian)(dian)(dian)力系(xi)(xi)統(tong)的(de)負荷要求(qiu)增(zeng)加(jia)。相較于(yu)短(duan)時儲能，長時儲能系(xi)(xi)統(tong)可(ke)更好地(di)實現電(dian)(dian)(dian)(dian)力平(ping)(ping)移，將可(ke)再生能源發電(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)(xi)統(tong)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)力轉移到電(dian)(dian)(dian)(dian)力需求(qiu)高峰時段，起到平(ping)(ping)衡電(dian)(dian)(dian)(dian)力系(xi)(xi)統(tong)、規(gui)模化儲存電(dian)(dian)(dian)(dian)力的(de)作用。

大型(xing)儲(chu)(chu)能賽道火熱，儲(chu)(chu)能新(xin)技(ji)術日新(xin)月異，鈉(na)離子電(dian)池、液流電(dian)池、重力(li)儲(chu)(chu)能、飛(fei)輪(lun)儲(chu)(chu)能、壓縮(suo)空氣(qi)儲(chu)(chu)能產業化不(bu)斷加速，示范項目落地的(de)消息(xi)層出不(bu)窮。

液流電池

液(ye)流(liu)電池以正負(fu)極活性物質(zhi)為(wei)分類標準，可分為(wei)全釩液(ye)流(liu)電池，鋅溴液(ye)流(liu)電池、鐵鉻(ge)液(ye)流(liu)電池等，其(qi)中，全釩和鐵鉻(ge)是商用主流(liu)。

液流電(dian)池由于結構(gou)設計，工作時，正負極(ji)電(dian)解液分離，各自(zi)循(xun)環，互不干擾，具有(you)循(xun)環壽命長、適(shi)用范圍廣(guang)、容量(liang)高、安全(quan)性高和電(dian)解液可重復使用等優點。

在長(chang)時儲(chu)能領域，鐵(tie)鉻液(ye)流電池優勢尤其明顯，毒性、腐(fu)蝕(shi)性較(jiao)低(di)，循環壽命可(ke)達上萬次，折合成使(shi)用時間(jian)，可(ke)達20年以上，且綜合成本接近抽水蓄(xu)能，在長(chang)時儲(chu)能領域潛力(li)巨大。

目(mu)前，已經建成(cheng)的(de)液(ye)流(liu)電(dian)(dian)(dian)池儲(chu)能項(xiang)(xiang)目(mu)有200MW/800MWh大連液(ye)流(liu)電(dian)(dian)(dian)池儲(chu)能調(diao)峰(feng)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)國家示(shi)范(fan)項(xiang)(xiang)目(mu)、10MW/40MWh國電(dian)(dian)(dian)投駝山網源友好風電(dian)(dian)(dian)場(chang)儲(chu)能項(xiang)(xiang)目(mu)和1MW/2MWh華電(dian)(dian)(dian)滕州新能源熱電(dian)(dian)(dian)有限公司項(xiang)(xiang)目(mu)等(deng)。

鈉離子電池

鈉離子電池優勢明顯，首先原料(liao)豐(feng)富，地殼(ke)鈉豐(feng)度約(yue)為鋰的(de)435倍，其他原材料(liao)相比(bi)磷酸鐵(tie)鋰電池等(deng)，也易得(de)且成(cheng)本較(jiao)低(di)。

其次，可套(tao)用(yong)鋰(li)電制造工序、產業(ye)鏈(lian)，具備快速實現(xian)產業(ye)化的能(neng)力，性能(neng)表現(xian)優(you)(you)異，安全性高、快充(chong)性能(neng)優(you)(you)異、低溫性能(neng)良好。

目前，我(wo)國企(qi)業(ye)在鈉(na)(na)電產(chan)業(ye)化(hua)進展中(zhong)(zhong)表現亮眼(yan)。中(zhong)(zhong)科(ke)海(hai)納在鈉(na)(na)電儲能(neng)(neng)技術領域位居世界前列；寧德時(shi)代等鋰(li)電龍頭入局鈉(na)(na)電儲能(neng)(neng)加快產(chan)業(ye)化(hua)進程；華陽股份實現了全球第一批鈉(na)(na)離子電芯產(chan)線投運。

壓縮空氣儲(chu)能

壓(ya)(ya)縮空氣儲能，指(zhi)利(li)用電網(wang)(wang)負荷高峰(feng)低谷，在電網(wang)(wang)負荷低谷時使用電能，將空氣進行壓(ya)(ya)縮存儲，之后，在電網(wang)(wang)負荷高峰(feng)時釋放被(bei)壓(ya)(ya)縮的(de)空氣，令其推動汽輪(lun)機(ji)發(fa)電。

根據工作介質(zhi)、存儲(chu)(chu)介質(zhi)和(he)熱源不同，壓縮(suo)空氣(qi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)可分(fen)為(wei)傳(chuan)統壓縮(suo)空氣(qi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)系(xi)統、帶儲(chu)(chu)熱裝置的壓縮(suo)空氣(qi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)系(xi)統和(he)液氣(qi)壓縮(suo)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)系(xi)統等。

壓縮空氣儲能在技術方面較為成熟，國內已有多個示范(fan)項目(mu)落(luo)地。

2021年9月23日(ri)，在(zai)山(shan)東肥城經濟開發區(qu)，10MW的鹽穴壓縮空氣儲能(neng)調峰(feng)電站正式投運。

2022年(nian)5月26日(ri)，江蘇省常州市金壇(tan)區，世界(jie)首(shou)個(ge)非補(bu)燃壓(ya)縮空氣(qi)儲能電站——金壇(tan)鹽穴壓(ya)縮空氣(qi)儲能國家(jia)試驗示范項(xiang)目(mu)正式投運。

重力儲能

重力儲(chu)能分(fen)屬于機械儲(chu)能，工(gong)作原理(li)是利用高度差，升(sheng)降儲(chu)能介(jie)質，實現(xian)重力勢(shi)能和(he)電能的(de)相互轉換。

第一，初期投入成本低，僅需約(yue)3元/Wh，比(bi)抽水蓄能還低；第二(er)，高(gao)安(an)全性，對環境沒(mei)什么嚴苛要求，在偏遠地區也能建；第三，長壽命，平均壽命可達30-35年。

我國(guo)(guo)重力儲(chu)(chu)能(neng)先行者是中國(guo)(guo)天楹，2022年9月8日，其發布公告，與通遼(liao)市人(ren)民政府(fu)、中國(guo)(guo)投資協會達(da)成戰略合作，打(da)造含重力儲(chu)(chu)能(neng)項目的通遼(liao)風光(guang)儲(chu)(chu)氫氨(an)一(yi)體化(hua)零(ling)(ling)碳(tan)產業(ye)園和零(ling)(ling)碳(tan)產業(ye)裝備制造中心(xin)。

飛輪儲能

飛輪儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)核心部件是(shi)飛輪本體和電(dian)動(dong)/發(fa)電(dian)互逆式(shi)雙(shuang)向(xiang)電(dian)機(ji)。飛輪儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)工作原理為：互逆式(shi)雙(shuang)向(xiang)電(dian)機(ji)工作，帶(dai)動(dong)飛輪高速旋(xuan)轉(zhuan)，將電(dian)能(neng)(neng)(neng)轉(zhuan)化為機(ji)械動(dong)能(neng)(neng)(neng)進行存儲(chu)(chu)；在需要電(dian)能(neng)(neng)(neng)時，利(li)用旋(xuan)轉(zhuan)的(de)飛輪，帶(dai)動(dong)電(dian)機(ji)工作發(fa)電(dian)，輸出電(dian)能(neng)(neng)(neng)，從(cong)而實現電(dian)能(neng)(neng)(neng)與機(ji)械動(dong)能(neng)(neng)(neng)的(de)相(xiang)互轉(zhuan)換與存儲(chu)(chu)。

飛輪儲(chu)(chu)能的(de)優點在于長壽命、易(yi)安裝、易(yi)維護(hu)、大儲(chu)(chu)能量、高(gao)儲(chu)(chu)能密度(du)和不(bu)受充電次數限(xian)制等。

飛輪(lun)儲能可廣泛適用(yong)于不(bu)間斷電(dian)源、應急電(dian)源、免蓄(xu)電(dian)池磁(ci)懸浮(fu)飛輪(lun)儲能UPS、電(dian)動汽車電(dian)池、電(dian)網調峰(feng)和頻率控制等領域。

目(mu)前，飛輪儲能的小型樣機已(yi)經有投(tou)入使(shi)用(yong)的具體案例，如2022年4月11日(ri)，在青島地鐵(tie)3號線(xian)萬年泉路站的2臺1兆瓦飛輪儲能裝置已(yi)經成功投(tou)用(yong)。

我國(guo)儲能長時儲能與先進國(guo)家存在差(cha)距

科技(ji)(ji)部布署的“十四五”儲能(neng)(neng)重大專項中提出，要研究開(kai)發“4小時(shi)儲能(neng)(neng)技(ji)(ji)術”，只是著眼(yan)于(yu)鋰離(li)子(zi)電(dian)池儲能(neng)(neng)技(ji)(ji)術，加上鋰離(li)子(zi)電(dian)池的安全性等問題，遠遠滿足(zu)不了實現“雙碳”目標(biao)的需要。

我國的(de)電(dian)化學儲能(neng)裝機容量90%為(wei)鋰離子電(dian)池技(ji)(ji)(ji)術，但目前的(de)鋰離子電(dian)池儲能(neng)技(ji)(ji)(ji)術難(nan)以滿足“新能(neng)源+儲能(neng)”的(de)新型儲能(neng)系統對(dui)長時儲能(neng)的(de)需(xu)求。因(yin)此，繼續部(bu)署和支(zhi)持高(gao)安全性、使用壽命大于15年、環(huan)境友好的(de)長時技(ji)(ji)(ji)術的(de)研(yan)究開(kai)發和工程應用。

“雙(shuang)碳(tan)”目標提(ti)出(chu)后(hou)，在2030年(nian)我國(guo)新型(xing)電(dian)(dian)(dian)力系統(tong)中，可(ke)再生能(neng)源的(de)比例將(jiang)會大(da)幅度提(ti)高，火力發電(dian)(dian)(dian)的(de)比例將(jiang)會大(da)幅度降低，電(dian)(dian)(dian)網調峰(feng)的(de)作用將(jiang)由火電(dian)(dian)(dian)調峰(feng)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)移交給(gei)儲能(neng)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)，長時(shi)段陰(yin)雨天(tian)時(shi)，太陽能(neng)電(dian)(dian)(dian)池的(de)發電(dian)(dian)(dian)量將(jiang)大(da)幅度降低，要(yao)保證(zheng)電(dian)(dian)(dian)力系統(tong)的(de)安全、穩定(ding)供(gong)電(dian)(dian)(dian)，需要(yao)大(da)功率(lv)、長時(shi)儲能(neng)系統(tong)發揮(hui)作用。

結尾：

未來的(de)電力系統(tong)必將(jiang)是多能互補的(de)，新能源+儲(chu)能這(zhe)一模式(shi)將(jiang)迎來歷史性(xing)的(de)機遇，長時儲(chu)能也會成為碳中(zhong)和(he)戰略中(zhong)不可缺少的(de)一部分。

未來十(shi)年，長時儲(chu)能領(ling)域(yu)里，來自中國領(ling)跑者(zhe)們或許也會(hui)沖在時代的(de)最前沿。