解決大規模儲能難題迫在眉睫
2020年9月,習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上,向世界作出實現“雙碳”目標的中國承諾。2021年3月,中央財經委員會第九次
會議進一步指出:要構建清潔、低碳、安全、高效的能源體系,實施可再生能源替代行動,構建以
新能源為主體的新型電力系統。
為實現
碳中和目標,2060年我國太陽能和風能發電裝機預計將達到80億千瓦左右。由于太陽能和風能發電的出力具有隨機性和波動性、光伏發電的出力具有晝夜周期性,為實現可再生能源規模化利用,我國必須大力發展儲能系統,特別是削峰填谷的長時儲能系統。研究表明,為實現對80億千瓦太陽能和風能發電的有效消納和利用,需要配置32億~40億千瓦的長時儲能系統裝機。
抽水儲能具有削峰填谷、調頻、調相、平移功率、事故備用和黑啟動等多種功能,且經濟性十分優越,因而被認為是建設以新能源為主的新型電力系統的最理想儲能方式。研究表明,如果具有足夠的抽水儲能資源,建設支撐碳中和的新型能源電力系統就不存在較大的技術經濟障礙。然而,我國傳統抽水儲能資源卻難以滿足發展需求。調查表明,我國具有較好經濟開發價值的傳統抽水儲能裝機約為4億千瓦,經濟性稍差但可以納入儲備開發的另有4億千瓦,共計約8億千瓦。因此,未來長時儲能系統裝機仍有很大缺口。
近年來,其他形式的儲能技術發展迅速,但在規模、成本、技術成熟度、可靠性等方面很難與抽水儲能形成競爭優勢。鋰離子電池安全性仍是業界關注的重大問題,隨著其使用壽命陸續到期,今后大量電化學電池的報廢處理將造成環境負擔。因此,化學電池將主要定位于輔助調頻服務或分布式儲能。壓縮空氣儲能是一個重要的發展方向,但要想具有經濟開發價值就需要依賴廉價的儲氣室,目前主要利用廢棄鹽穴來保障儲氣室的經濟性,但鹽穴資源是有限的。
伴隨火電機組的減負荷乃至部分退出,新能源裝機容量占比不斷提高,所需儲能系統容量與新能源裝機容量之比將大幅提升;同時,為了滿足晝夜能量轉移和削峰填谷的需求,儲能系統的儲能量也將大幅提升。
可以預見,在沒有找到大規模儲能的有效解決方案之前,今后可再生能源發展將面臨瓶頸。此外,我國大型
清潔能源基地主要分布在西北地區,如內蒙古、青海、新疆等,這些地區建設大規模傳統抽水儲能電站的資源十分稀缺,從而制約了當地電源側儲能的發展和
清潔能源的外送。
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