2月21日，由国际能源网、国能能源研究院、光伏头条、储能头条主办的以“新能源 新系统 新生态”为主题的“储能与新能源系统专题研讨会”在北京成功举行，会议围绕储能产业的政策、技术、安全性、成本、兼容性等问题展开了深入的交流和探讨。国家能源集团北京低碳清洁能源研究院主任工程师、博士陈瑶，围绕《储能的规模化应用与产业链布局》展开了演讲。
国家能源集团北京低碳清洁能源主任工程师 陈瑶
储能是一个全球竞争的赛道
今年年初，国家能源局发布了《新型电力系统发展蓝皮书（征求意见稿）》，提出了2030年实现新能源装机占比超过40%，2045年新能源成为系统装机主体电源的总体目标。从2010年至2021年，我国风电、光伏装机比例完成了从3%至27%的飞跃。然而，为实现双碳目标，未来十年，新能源的发展还将全面提速。
新能源加速发展给新型电力系统带来一系列挑战。除了充分提高电源侧、负荷侧灵活调节能力之外，陈瑶认为，大力发展储能技术，用以改善风光出力随机性和波动性问题，缓解电网调峰压力，促进新能源消纳，也是构建新型电力系统的重要支撑。她说：“储能，本质上是实现能量的时空迁移。”储能是一个跨学科交叉领域，是实现全球能源转型的核心技术，也是促进电力系统变革的重要力量。
国际能源署（IEA）做过统计，2015年—2018年期间，电池和其他储能技术的专利活动每年增长14%，比所有技术领域的平均水平快4倍。可以看出，储能是一个全球竞争的赛道。在各地政策加持之下，储能市场蓄势待发，规模化势不可当，储能行业正处于商业化爆发前期。
截至2021年底，全球新型储能的累计装机规模为25366.1MW，较上年增加10242.4MW，同比增长67.7%。国内，2021年新型储能累计装机达5729.7MW，较上年增加2446.2 MW，同比增长75%，2022年上半年新增装机容量就已远远超出2021年全年总和。
从技术发展的生命周期曲线来看，风电光伏已经具备大规模推广的条件，新能源车则处于快速发展的上升阶段。一系列分析表明，大规模储能目前虽然仍处于萌芽期，但已经出现临近商业爆发期拐点，有望从示范性应用转向运营性应用。
大规模长时储能是未来储能技术主流
储能分为各种各样的类型，陈瑶的报告主题集中在大规模、长时储能技术。她认为，用作大规模储能的储能技术，必须满足技术适合性、安全可靠性和经济性等最基本要求。
技术适合性：在技术上适用于或满足于以容量型为主的大规模、长时间储能的应用。
安全可靠性：大型储能系统是电力供给系统的重要环节，技术必须达到足够安全、足够可靠。毫无疑问，储能技术本质安全是储能系统足够安全的重要保障。
经济性：能够进行良性的商业化操作，在市场环境下能可持续地、大规模地推广应用，发挥其功能和社会价值。当然，这不排除作为新技术在发展初期可能获得或需要获得政府政策性扶持或补贴，但该技术最终必须走上能自我盈利和独立运行的商业化轨道。
基于工程实践和业界共识，目前适合于长时间、大规模的储能形式主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、和以全钒液流电池为代表的液流电池储能三类。三种储能技术特性比较如下表所示。
从能量转换效率角度来考虑，三种技术路线均能达到较高水平。其中，大规模抽水蓄能电站能量转换效率在70-75%之间，技术发展最为成熟；但投资造价高、建设周期长，选址将受到地域限制。大规模压缩空气储能电站转换效率在60-70%之间，容量达到百兆瓦级后，能量转换效率能突破70%，是目前长时储能领域科研攻关的重点方向之一；十四五期间，压缩空气储能建设规模化提速，单机规模向300MW发展。
全钒液流电池储能效率能达到75%左右，循环利用次数远高于锂电池，可以达到2万次以上，寿命可长达20年。全钒液流电池具有本质安全的特点，同时，其功率单元和容量单元相对独立，电堆的大小决定输出功率，电解液储量决定电池容量，系统配置的灵活性和扩展性强。
目前来看，全钒液流电池的劣势在于初装成本高，如果按照每瓦的初装造价计算，至少是抽水蓄能和压缩空气的2倍。随着容量提升，平准化电力成本有望逐步下降。
液流电池储能目前市场占有率相对较低。据统计，全钒液流电池约占现有电化学储能装机规模的4%。十四五期间，有一批示范项目正在建设当中，其中，大连液流电池储能调峰电站国家示范项目一期100MW/400MWh电站目前已进入电池单体调试和系统调试阶段，规划于今年8月投入商业运行，届时将成为全球最大的液流电池储能电站。
全钒液流电池将在“十四五”末期迎来爆发式增长
陈瑶列举了全钒液流电池产业链所包含上游、中游、下游其相关情况。
上游：原材料供给、电解液配制、电堆材料加工，主要原材料包括五氧化二钒、硫酸、碳材料、聚合物材料等，以及各类辅材，涉及基础化工、钢铁冶炼、有色金属等产业，其中钒矿及其加工业处于核心地位，是电解液原料五氧化二钒的来源。
中游：电堆装配、控制系统、其他设备和附件等，其中电堆装配和控制系统的技术壁垒最高，涉及各类耗材和电子元器件。
下游：终端应用市场，主要为各类储能用户，包括发电侧、电网侧、用电侧。
当前，全钒液流电池技术已经完备，但产业链尚未健全，需求尚未打开，产能正在蓄力发展，规模效应尚未显现。全钒液流电池产业在未来的3年内可能仍将处于导入期向成长期过渡的阶段，并将在“十四五”末期迎来爆发式增长。
正是在这一背景下，国家能源集团北京低碳清洁能源研究院布局了长时储能，尤其是液流储能。
国家能源集团共有八大业务板块，在煤炭、火电、风电、煤化工等板块都有大量的长时储能应用景，包括煤炭的清洁高效利用、风电接入，以及综合能源系统等。
低碳院的全钒液流电池长时储能技术特点显示，循环次数在1.5万-2万次之间，服役寿命达到20年，并可频繁深度放电。初装成本在3000-3500元/kWh。
目前低碳院已经完成从系统工艺设计到模块的布局、到子系统设计，一直到核心的设备设计，包括里面的电堆、电解液、电极的技术积累，并能够基于125kW/625kWh储能基础模块，为用户形成定制化长时储能解决方案。
来源：国际能源网/储能头条
