在电力系统储能项目中,蓄水储能是目前的主要方式。电力系统处在低谷负荷时,蓄水储能技术用富余的电能将水抽到高处储存,在电力负荷高峰时段放水发电。这项技术通过电能与势能的转换存储电能,可以有效调节电力系统生产、供应、使用之间的动态平衡。蓄水储能启停迅速,运行灵活可靠,能对电力系统负荷的急剧变化快速作出反应,以水为介质还确保了清洁能源发电,是一种高效、成熟、环保、性价比高的储能技术。中关村储能产业技术联盟发布的最新数据显示,截至2022年底,我国已投运的电力储能项目中,蓄水储能占比达77.6%。
对接不同应用场景,在多领域助力绿色发展
目前,以锂离子电池为代表的电化学储能正加速发展。电化学储能能效高、响应快、灵活性强。正如人们熟悉的电池,电化学储能通过介质或设备把电能存储起来,在需要时释放。这些“电池”的储能时间少则数秒、多达数小时,输出功率可调,能满足电网的应用需求。锂离子电池具有较高的比能量、比功率、充放电效率和输出电压,且使用寿命长、自放电小,是一种理想的储能技术。随着制造成本的降低以及政策的推出落地,锂离子电池正大规模装机到电化学储能领域,增长势头强劲。人们常用的手机、笔记本电脑等电子设备,还有越来越多的新能源汽车,许多就采用锂离子电池。未来,锂离子电池将在降低成本的同时继续提高安全性。新兴的钠离子电池技术也在迅速发展。虽然能量密度不及锂离子电池,但钠离子电池的原材料储量丰富、成本低廉,在大规模储能方面优势明显。
氢(氨)等形式的化学储能作为零碳超长时储能技术,在新型电力系统中也将扮演越来越重要的角色。氢(氨)储能分为广义和狭义两种。广义上,氢(氨)储能将可再生能源电力系统中的富余电能,通过电解装置转化为氢(氨)等能源或产品,在利用环节不转换回电能直接利用,将可再生能源领域与能源化工领域连通起来,有助于我国构建绿色化工体系。狭义上,氢(氨)储能是“电—氢(氨)—电”的转换,即最终途径为发电。这项技术将电网中过剩的电力通过电解水制氢(氨),转换成氢(氨)化学能,当用电需求增加时,再利用氢(氨)燃料电池发电技术,将氢(氨)能再次转换为电力并输送回电网,或运输至用户端进行分布式发电,具有与电力系统匹配度高、适应性好的特点。在政策、技术、成本等因素推动下,氢(氨)能作为连接可再生能源的纽带和电力储能介质,在可再生能源高占比的新型电力系统中将扮演越来越重要的角色。
从发展趋势看,氢(氨)储能技术被认为是智能电网和可再生能源发电规模化发展的有力支撑。2021年,国家发展改革委、国家能源局把“氢储能”明确纳入创新储能技术;2022年,国家发展改革委、国家能源局印发文件,进一步明确开展依托可再生能源制氢(氨)的氢(氨)储能等试点示范。当然,作为一种新型技术,氢(氨)储能技术发展还要突破电、氢两种能量载体之间的高效转化、低成本大规模存储和综合高效利用等关键问题,以更好满足能源使用和发展需求。