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長時儲能：碳中和時代的必然呼喚
長時儲能，一般指 4 小時以上的儲能技術(shù)。長時儲能系統(tǒng)是可實現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)的儲能系統(tǒng)，以滿足電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定。
可再生能源發(fā)電滲透率越高，所需儲能時長越長?？稍偕茉窗l(fā)電具有間歇性的特點，主要發(fā)電時段和高峰用電時段錯位，存在供需落差。
隨滲透率上升，平衡電力系統(tǒng)的負荷要求增加。相較于短時儲能，長時儲能系統(tǒng)可更好地實現(xiàn)電力平移，將可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)移到電力需求高峰時段，起到平衡電力系統(tǒng)、規(guī)模化儲存電力的作用。
大型儲能賽道火熱，儲能新技術(shù)日新月異，鈉離子電池、液流電池、重力儲能、飛輪儲能、壓縮空氣儲能產(chǎn)業(yè)化不斷加速，示范項目落地的消息層出不窮。
液流電池
液流電池以正負極活性物質(zhì)為分類標準，可分為全釩液流電池，鋅溴液流電池、鐵鉻液流電池等，其中，全釩和鐵鉻是商用主流。
液流電池由于結(jié)構(gòu)設(shè)計，工作時，正負極電解液分離，各自循環(huán)，互不干擾，具有循環(huán)壽命長、適用范圍廣、容量高、安全性高和電解液可重復(fù)使用等優(yōu)點。
在長時儲能領(lǐng)域，鐵鉻液流電池優(yōu)勢尤其明顯，毒性、腐蝕性較低，循環(huán)壽命可達上萬次，折合成使用時間，可達20年以上，且綜合成本接近抽水蓄能，在長時儲能領(lǐng)域潛力巨大。
目前，已經(jīng)建成的液流電池儲能項目有200MW/800MWh大連液流電池儲能調(diào)峰電站國家示范項目、10MW/40MWh國電投駝山網(wǎng)源友好風(fēng)電場儲能項目和1MW/2MWh華電滕州新能源熱電有限公司項目等。
鈉離子電池
鈉離子電池優(yōu)勢明顯，首先原料豐富，地殼鈉豐度約為鋰的435倍，其他原材料相比磷酸鐵鋰電池等，也易得且成本較低。
其次，可套用鋰電制造工序、產(chǎn)業(yè)鏈，具備快速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力，性能表現(xiàn)優(yōu)異，安全性高、快充性能優(yōu)異、低溫性能良好。
目前，我國企業(yè)在鈉電產(chǎn)業(yè)化進展中表現(xiàn)亮眼。中科海納在鈉電儲能技術(shù)領(lǐng)域位居世界前列；寧德時代等鋰電龍頭入局鈉電儲能加快產(chǎn)業(yè)化進程；華陽股份實現(xiàn)了全球第一批鈉離子電芯產(chǎn)線投運。
壓縮空氣儲能
壓縮空氣儲能，指利用電網(wǎng)負荷高峰低谷，在電網(wǎng)負荷低谷時使用電能，將空氣進行壓縮存儲，之后，在電網(wǎng)負荷高峰時釋放被壓縮的空氣，令其推動汽輪機發(fā)電。
根據(jù)工作介質(zhì)、存儲介質(zhì)和熱源不同，壓縮空氣儲能可分為傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)、帶儲熱裝置的壓縮空氣儲能系統(tǒng)和液氣壓縮儲能系統(tǒng)等。
壓縮空氣儲能在技術(shù)方面較為成熟，國內(nèi)已有多個示范項目落地。
2021年9月23日，在山東肥城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，10MW的鹽穴壓縮空氣儲能調(diào)峰電站正式投運。
2022年5月26日，江蘇省常州市金壇區(qū)，世界首個非補燃壓縮空氣儲能電站——金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目正式投運。
重力儲能
重力儲能分屬于機械儲能，工作原理是利用高度差，升降儲能介質(zhì)，實現(xiàn)重力勢能和電能的相互轉(zhuǎn)換。
第一，初期投入成本低，僅需約3元/Wh，比抽水蓄能還低；第二，高安全性，對環(huán)境沒什么嚴苛要求，在偏遠地區(qū)也能建；第三，長壽命，平均壽命可達30-35年。
我國重力儲能先行者是中國天楹，2022年9月8日，其發(fā)布公告，與通遼市人民政府、中國投資協(xié)會達成戰(zhàn)略合作，打造含重力儲能項目的通遼風(fēng)光儲氫氨一體化零碳產(chǎn)業(yè)園和零碳產(chǎn)業(yè)裝備制造中心。
飛輪儲能
飛輪儲能的核心部件是飛輪本體和電動/發(fā)電互逆式雙向電機。飛輪儲能工作原理為：互逆式雙向電機工作，帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械動能進行存儲；在需要電能時，利用旋轉(zhuǎn)的飛輪，帶動電機工作發(fā)電，輸出電能，從而實現(xiàn)電能與機械動能的相互轉(zhuǎn)換與存儲。
飛輪儲能的優(yōu)點在于長壽命、易安裝、易維護、大儲能量、高儲能密度和不受充電次數(shù)限制等。
飛輪儲能可廣泛適用于不間斷電源、應(yīng)急電源、免蓄電池磁懸浮飛輪儲能UPS、電動汽車電池、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制等領(lǐng)域。
目前，飛輪儲能的小型樣機已經(jīng)有投入使用的具體案例，如2022年4月11日，在青島地鐵3號線萬年泉路站的2臺1兆瓦飛輪儲能裝置已經(jīng)成功投用。
我國儲能長時儲能與先進國家存在差距
科技部布署的“十四五”儲能重大專項中提出，要研究開發(fā)“4小時儲能技術(shù)”，只是著眼于鋰離子電池儲能技術(shù)，加上鋰離子電池的安全性等問題，遠遠滿足不了實現(xiàn)“雙碳”目標的需要。
我國的電化學(xué)儲能裝機容量90%為鋰離子電池技術(shù)，但目前的鋰離子電池儲能技術(shù)難以滿足“新能源+儲能”的新型儲能系統(tǒng)對長時儲能的需求。因此，繼續(xù)部署和支持高安全性、使用壽命大于15年、環(huán)境友好的長時技術(shù)的研究開發(fā)和工程應(yīng)用。
“雙碳”目標提出后，在2030年我國新型電力系統(tǒng)中，可再生能源的比例將會大幅度提高，火力發(fā)電的比例將會大幅度降低，電網(wǎng)調(diào)峰的作用將由火電調(diào)峰電站移交給儲能電站，長時段陰雨天時，太陽能電池的發(fā)電量將大幅度降低，要保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定供電，需要大功率、長時儲能系統(tǒng)發(fā)揮作用。
結(jié)尾：
未來的電力系統(tǒng)必將是多能互補的，新能源+儲能這一模式將迎來歷史性的機遇，長時儲能也會成為碳中和戰(zhàn)略中不可缺少的一部分。
未來十年，長時儲能領(lǐng)域里，來自中國領(lǐng)跑者們或許也會沖在時代的最前沿。
