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大约几百年前,人类所需的动力大部分来自水流、风和人力。
进入现代工业文明后,人们学会了利用煤炭、石油、天然气来发电。 随着人们对化石能源的广泛开发和利用,不仅资源储量大大减少,而且直接燃烧化石燃料造成的环境污染问题也日益增多。
随后,人们又将注意力重新转向大自然。 风电、太阳能光伏发电等可再生能源的发展就是在这样的机遇下诞生的。
据国际可再生能源机构(IRENA)统计,截至2022年底,全球可再生能源发电容量达到32.72亿千瓦,其中大部分增长来自光伏和风电。
截至2022年底,我国可再生能源总装机容量已超过12.13亿千瓦,首次超过传统火电装机容量。 其中,我国风电、光伏发电总装机容量为7.6亿千瓦。
什么等级? 仅中国可再生能源装机容量就已超过全球三分之一,中国已成为全球可再生能源装机增长的最大引擎!
为实现“双碳”目标,预计2030年我国风电、太阳能总装机将达到12亿千瓦以上。毫无疑问,2020年新能源装机将持续强劲增长。未来几年。
在可再生能源领域,中国已成为风能、太阳能发电强国。
从发电数据来看,2022年我国可再生能源发电量达到2.7万亿千瓦时,占全社会用电量的31.6%。 其中,风电、光伏发电突破1万亿千瓦时,达到1.19万亿千瓦时,占社会总用电量的13.8%。
新能源转型浪潮浩浩荡荡,如黎明时分的温暖阳光,如珍珠落盘的春雨。
电力系统已经并将继续发生深刻变化,逐步过渡到以新能源高比重、电力电子设备高比重为特征的新电力系统阶段。
说起这种席卷全球的变革趋势,面对如此巨大的增量数据,当然会有一些反对意见,这样看来也有道理。 反对意见无非是新能源发电本身存在缺陷、消费形势依然严峻等老生常谈的问题。
但这种问题在解决能源危机、实现碳中和目标面前根本不算什么。
如今,有一项强相关技术被认为是打破能源转型的关键,这就是新能源存储。
2022年3月,国家发展改革委、国家能源局联合印发《“十四五”期间新能源存储发展实施方案》,明确到2030年,新能源存储全面市场化面向。
什么概念? 届时,新能源存储将基本满足新型电力系统建设的需求,将全力支撑能源领域碳达峰目标如期实现!
同时,也意味着面对大势所趋,中国对储能的需求非常巨大! 新能源存储必须在10年内实现增长和突破!
01 首发趋势:新能源储能登场
五千年文明孕育了中国特色。 储能在中国有着悠久的历史。 早在周代,就已经出现了用来储存冰块的冷窖“灵隐”。 寒冷的冬天可以切冰并储存,夏天可以取出冰块降温。 消暑解暑。
《周礼》记载“陵人掌丙政政(政),十二月时,能伐冰,令三陵”。 这就是中国古代原始的储能方式。
新中国成立后,有大量浪费等待处理。 中国式的现代储能不可避免地起步较晚,落后于别人。 1949年,中国电池行业一度被外国垄断。 然而,经过几代储能人的辛勤耕耘,中国储能产业正在蓬勃发展,日新月异!
特别是“十四五”双碳战略提出后,储能成为国家的重要工具,得到了国家的大力支持。
多年来,我国最成熟的储能方式是抽水蓄能。 截至2022年底,我国已建成或在建抽水蓄能装机容量达到1.6亿千瓦,目前有近2亿千瓦抽水蓄能电站正在进行前期勘察设计工作。
这是令人兴奋的事情,但随着规模的扩大,它的缺点也变得明显。
抽水蓄能对地理条件的依赖很大,一般只能建在有山、丘陵的地方。 而且,上、下水库必须距离较近,且要有较大的高差。
抽水蓄能不仅初期建设成本高,而且开发周期长。 一座120万千瓦电站通常需要投资6-80亿元,开发周期长达7年。
建成后通常不邻近负荷中心,往往需要长距离输电,从而增加了成本。
要知道,随着风能、太阳能建设的快速发展,成本高、周期长的特点决定了抽水蓄能无法及时配套。 这就是抽水蓄能面临的隐痛!
在此背景下,沉寂了十几年的新能源储能却蓄势待发。
所谓新能源存储是指抽水蓄能以外的其他能源存储技术,包括新型锂离子电池、液流电池、压缩空气储能、机械储能等。
多元化储能技术在提高电力系统灵活性、促进新能源消纳、保障电网安全等方面具有显着优势。 对推动我国能源结构转型、保障能源供应安全具有重要意义。
截至2022年底,我国新增储能项目装机容量已达870万千瓦,较2021年底增长110%以上,平均储能时间约为2.1小时。
在需求增长和技术进步的双重推动下,新型储能技术在电力系统中的应用快速发展。
据国际能源网/储能头条统计,已有26个省市发布了新能源储能相关“十四五”规划,初步预计20个省市将完成累计装机容量5485万千瓦。 这相当于去年装机容量的6倍多。
02转型:在争议中成长
中国电力工业始于1882年(清光绪八年),当时上海南京路安装了第一台发电机。 已有141年的历史。
在如此悠久的电力历史中,毫无疑问,新能源存储是一个后辈,一个非常新的事物,目前还处于商业化的早期阶段。
最早提及可以追溯到2005年的《可再生能源产业发展指导目录》,从这份目录开始才开始涉及储能产业的战略布局。 直到2010年,储能的发展才首次被纳入《可再生能源法修正案》,其中规定“电网企业应当开发和应用智能电网和储能技术”。
如今,储能已成为时代发展的宠儿。 但由于行业发展基础较浅,不少人开始担心其带来的经济和价值问题。
这些情绪中,影响最大的无疑是工程院院士刘继震的观点。
刘院士明确表示,“未来以新能源为主体的新电力体系中,储能会发挥作用,但作用非常有限”。 他还特别提到,存储电力的难度、大量的电力流动和可实现的存储量之间存在巨大差距。
被“泼冷水”说明新能源存储受到了广泛关注,不同的声音也在一定程度上对行业起到了鞭策。
这些都是行业成熟过程中必须经历的争议。
在一百多年的电力发展史上,我国电力工业的发展与历史背景和时代特征紧密相连。 此时,新能源存储也是时代发展的呼唤。
中国电力工业排除万难,完成了从追赶、追赶到并驾齐驱、部分领先的角色转变。
如今,新能源存储的发展也经历着行业向上、从落后到先进的一般历史规律。
储能技术方面,锂离子电池循环寿命、能量密度等关键技术指标大幅提升,成本快速下降。 其他新型储能技术如压缩空气储能技术指标均达到世界领先水平。
在储能应用技术方面,初步掌握了储能容量配置、储能电站能量管理、源网荷储协调控制等关键技术。 核心指标也达到国际先进水平。
在储能装备产业化方面,初步建立了包括储能电池、电池管理系统、功率转换系统、能源管理系统等的电化学储能装备产业链,并已处于国际领先水平。
技术标准方面,电力储能标准体系初步建立,先后发布国家标准13项、能源行业标准35项、各类团体标准140余项,主导和参与IEC、IEEE国际标准6项。
在争论中发展,在实践中成功。 在这种结合下,我们的新能源存储进入了新的崛起时代。
03 价值跳跃:技术创新带来关键变革
新的历史发展周期必将为储能发展带来黄金机遇!
此时,新能源储能的“配角”不仅仅是“新电力系统”那么简单,还承担着赋能绿色地球的重任!
经过前两个阶段“技术验证和示范应用”的努力,储能的角色正在发生变化,“源、网、荷、储”一体化的新型电力系统网络正在形成。
对于储能本身来说,意味着必须有能力降低社会能源成本、提高系统效率、提高安全可靠性、提高经济性,才能真正做大做强。
在这个与技术赛跑的时间窗口,我们同步推进新能源存储的技术研发和社会影响研究,在供电侧、电网侧、用户侧都取得了令人瞩目的进展。
供电侧储能是指常规发电厂、风力发电站、光伏发电站等电站安装并接入的储能系统。
新能源电站均配备一定规模的新能源储能。 除了平滑新能源输出、减少限电、减少对电网的影响外,还具有支持系统调峰调频、抑制宽带振荡等功能。
在现货市场和辅助服务市场,采用新能源与储能联合运营以及合理的报价策略,可以减少因偏差考核带来的经济处罚。 特别是光伏发电,晚高峰时出力为零,储能可以释放部分出力。
在“沙格皇”等大型基地的发展过程中,储能可以发挥保障供应和消费的重要作用。
新能源配置和储能已成为新能源发展的一大特点。
电网侧储能是指直接接入公共电网的储能系统。 主要负责保障故障或异常运行时的系统安全,提高输配电效率,协助调峰调频,提高新能源利用水平。 它还可以部分调节线路流量。
目前,电网侧储能通过“一充一放”、“两充两放”、“多充多放”等模式参与系统调峰。 具体模式一般根据当地供需平衡需要来选择。
由于网侧储能电站具有双向有功调节能力,其快速响应可自动实现区域电网一次调频,增强区域电网频率应急保障能力。 电网侧储能还可以参与二次调频,利用储能电站作为电网AGC的控制电源。
为了提升储能价值,在国内,华为数字能源、阳光电源、科华数字能源、科路电子、南瑞继电保险、特变电工等企业已经具备了网络化储能技术的构建能力。
也就是说,在并网场景下,可以提供虚拟惯量,增加短路能力,提高系统强度,虚拟输电,实现快速响应; 在微电网场景下,可以实现黑启动,可用于离网海岛微电网,也可作为备用电源和UPS不间断电源。
举一个更直观的例子,内蒙古电网的最西端是额济纳电网,承担着全旗11.46万平方公里3万多人的供电任务。 但供电线路通过440公里长的220kV线路与主电网相连。 一旦这条联络线需要修复或出现故障,整个额济纳旗将面临停电。
而且该地区还具有无常规同步电源、新能源接入比例高、电源和负荷随机波动、供电可靠性差等特点。
风能、太阳能新能源装机容量110MW,最大负荷70MW,平均负荷35MW。 同时配备25MW/25MWh并网式储能,过流容量2.25倍,堪称真正的“源网荷储”一体化项目。
3月15日,国网新疆电力科学研究院工作人员在新疆阿克陶县龙源奥伊塔克光伏储能电站对并网储能系统进行并网性能调试和现场测试。 (摄影/唐艺轩)
实际运行测试给出的结果非常漂亮! 网络化储能具备支撑高比例新能源电网的能力。
该项目打破传统电力系统运行对常规旋转机组的依赖,测试网络化储能支撑广域电网频率、压力建设和新能源并网的能力,测试网络化储能支撑广域电网频率、压力建设和新能源并网的能力。支持广域纯新能源。 能源和电力系统调节频率和电压以及长时间稳定频率和电压的能力。
同时也验证了网络化储能系统支撑纯新能源电力系统承受故障冲击、维持系统稳定运行的能力。
多维度测试表明,我们在储能技术价值转化方面取得了阶段性成果。
我们来看一下用户侧储能。 是指建立在用户内部场地或附近并与用户内部系统连接的储能系统。 主要以市场化的方式为用户提供削峰填谷、光与存储一体化运营等功能。 。
当前,通过峰谷套利降低能源成本、降低需求电费、参与需求响应是用户侧储能发展的重要驱动力。
随着能源互联网和社会经济发展的不断推进,能源消费方式的升级和能源需求的多元化将是用户侧储能长期发展的另一重要驱动力。
在偏远或农村地区,配电网终端电网薄弱,规划设计阶段未考虑过载情况。 移动储能可以实现配网区域的快速“增容”和电能质量管理,保障配网安全。 运行可靠。
还有的以县城或乡镇零碳电厂为重点,配置新能源存储,实现区域内发电消纳和内部能源协调平衡,有效降低区域分布式新能源和用户负荷对电力的冲击和冲击。网格。 。
可想而知,新能源储存的存在,作用并不有限!
国际能源网/储能头条(微信公众号:储能头条)获得了一组最新数据。 国家队中,截至2023年10月末,国家电投公司涉足储能业务的二级单位有32家,其中包括储能电站。 共计173个,总装机容量11788.88MWh,电化学储能占装机容量99%以上。
新能源存储将在我国建设未来新的电力体系和新的能源互联网商业业态中发挥非常重要的作用,势必影响能源转型的质量和效率以及清洁高效发展的水平。电源系统。
中国的电力工业今非昔比。 新能源储能成为我们真正的骄傲还远吗?