电化学储能充放时间可以控制在毫秒级,对受端电网频率的支撑能力较高,且布局灵活,能量密度整体较高,其中锂离子电池能量密度高达140~220Wh/kg。目前最常应用的锂离子电池储能适用于4小时以内的短时间尺度储能场景,但因其存在燃爆风险,安全性仍需进一步提升。同时锂离子电池储能受碳酸锂等主要上游原材料价格制约,未来大规模发展存在一定不确定性。钠离子电池、液流电池等新型的电化学储能技术能够实现电池的本质安全,且具备一定长时储能能力,但也存在运行问题,钠离子电池在高温运行下存在腐蚀问题和安全隐患,液流电池充放电效率偏低(60%~75%),关键设备仍需进一步突破,但从中远期来看随着技术进步应用前景广阔。
电磁储能具有较高的技术安全性和布局灵活性,效率较高且使用寿命长。但此类储能技术仅适用于超短时间尺度储能应用场景,能量密度低、成本高,同时无法对系统提供主动支撑,总体来看电力系统对其需求整体较小。
热储能具有容量大、寿命长、安全性好、布局相对灵活等优点,但现阶段转化损耗大、效率较低。热储能可以作为能量转化过程中的一个环节,如光热发电、清洁电能供热等,在支撑未来多能源品种转换应用、提升综合能源系统利用效率方面前景广阔。
氢储能能量密度较高且外部环境依赖性小,储能过程无污染,同时适用于极短或极长时间供电,是极具潜力的新型大规模储能技术。氢储能缺点在于涉及电制氢、氢储运和氢发电等环节,全过程转换效率低,并且氢属于易燃易爆品,存在一定安全隐患。但目前来看,氢储能是解决未来系统跨月跨季平衡调节问题的主要举措,亟需大力推进。
总体来看,各类储能技术的储能时长、能量密度等特性不尽相同,存在各自匹配的应用场景,不存在“包打天下”的储能技术。应积极推动新型储能技术多元化发展,根据新型电力系统不同建设阶段的系统需求,重点发展推广不同的储能技术路线。
(二)新型储能技术分阶段应用前景研判
按照党中央提出的新时代“两步走”战略安排要求,锚定碳达峰碳中和目标,2030年、2060年是新型电力系统构建目标的重要时间节点。下面基于新型电力系统近期(2030年)、远期(2060年)对储能技术的需求差异,研判新型储能各类技术应用前景。
新型电力系统建设近期,为加速新能源可靠替代、提升新能源并网友好性、提升分布式新能源可控可调水平,该阶段对新型储能技术的要求聚焦于技术安全性、布局灵活性、稳定支撑性方面,结合各类储能技术的性能指标和发展成熟度,应着力发展高安全性电化学储能技术及高灵活性压缩空气储能技术,提升锂电池安全性、降低锂电池成本,发展钠离子电池、液流电池等高安全水平的电化学储能技术,同时推进基于人工硐室等灵活储气方式的压缩空气储能技术,实现日以内时间尺度的电力系统调峰和能量调度,满足大规模新能源调节、存储、消纳需求。