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2月21日，由國(guó)際能源網(wǎng)、國(guó)能能源研究院、光伏頭條、儲(chǔ)能頭條主辦的以“新能源 新系統(tǒng) 新生態(tài)”為主題的“儲(chǔ)能與新能源系統(tǒng)專(zhuān)題研討會(huì)”在北京成功舉行，會(huì)議圍繞儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的政策、技術(shù)、安全性、成本、兼容性等問(wèn)題展開(kāi)了深入的交流和探討。國(guó)家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院主任工程師、博士陳瑤，圍繞《儲(chǔ)能的規(guī)?；瘧?yīng)用與產(chǎn)業(yè)鏈布局》展開(kāi)了演講。


儲(chǔ)能是一個(gè)全球競(jìng)爭(zhēng)的賽道

今年年初，國(guó)家能源局發(fā)布了《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)（征求意見(jiàn)稿）》，提出了2030年實(shí)現(xiàn)新能源裝機(jī)占比超過(guò)40%，2045年新能源成為系統(tǒng)裝機(jī)主體電源的總體目標(biāo)。從2010年至2021年，我國(guó)風(fēng)電、光伏裝機(jī)比例完成了從3%至27%的飛躍。然而，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，未來(lái)十年，新能源的發(fā)展還將全面提速。

新能源加速發(fā)展給新型電力系統(tǒng)帶來(lái)一系列挑戰(zhàn)。除了充分提高電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力之外，陳瑤認(rèn)為，大力發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)，用以改善風(fēng)光出力隨機(jī)性和波動(dòng)性問(wèn)題，緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力，促進(jìn)新能源消納，也是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。她說(shuō)：“儲(chǔ)能，本質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)能量的時(shí)空遷移。”儲(chǔ)能是一個(gè)跨學(xué)科交叉領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)全球能源轉(zhuǎn)型的核心技術(shù)，也是促進(jìn)電力系統(tǒng)變革的重要力量。

國(guó)際能源署（IEA）做過(guò)統(tǒng)計(jì)，2015年—2018年期間，電池和其他儲(chǔ)能技術(shù)的專(zhuān)利活動(dòng)每年增長(zhǎng)14%，比所有技術(shù)領(lǐng)域的平均水平快4倍。可以看出，儲(chǔ)能是一個(gè)全球競(jìng)爭(zhēng)的賽道。在各地政策加持之下，儲(chǔ)能市場(chǎng)蓄勢(shì)待發(fā)，規(guī)模化勢(shì)不可當(dāng)，儲(chǔ)能行業(yè)正處于商業(yè)化爆發(fā)前期。

截至2021年底，全球新型儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為25366.1MW，較上年增加10242.4MW，同比增長(zhǎng)67.7%。國(guó)內(nèi)，2021年新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)達(dá)5729.7MW，較上年增加2446.2 MW，同比增長(zhǎng)75%，2022年上半年新增裝機(jī)容量就已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出2021年全年總和。

從技術(shù)發(fā)展的生命周期曲線來(lái)看，風(fēng)電光伏已經(jīng)具備大規(guī)模推廣的條件，新能源車(chē)則處于快速發(fā)展的上升階段。一系列分析表明，大規(guī)模儲(chǔ)能目前雖然仍處于萌芽期，但已經(jīng)出現(xiàn)臨近商業(yè)爆發(fā)期拐點(diǎn)，有望從示范性應(yīng)用轉(zhuǎn)向運(yùn)營(yíng)性應(yīng)用。

大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能是未來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)主流

儲(chǔ)能分為各種各樣的類(lèi)型，陳瑤的報(bào)告主題集中在大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。她認(rèn)為，用作大規(guī)模儲(chǔ)能的儲(chǔ)能技術(shù)，必須滿足技術(shù)適合性、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性等最基本要求。

技術(shù)適合性：在技術(shù)上適用于或滿足于以容量型為主的大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的應(yīng)用。

安全可靠性：大型儲(chǔ)能系統(tǒng)是電力供給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，技術(shù)必須達(dá)到足夠安全、足夠可靠。毫無(wú)疑問(wèn)，儲(chǔ)能技術(shù)本質(zhì)安全是儲(chǔ)能系統(tǒng)足夠安全的重要保障。

經(jīng)濟(jì)性：能夠進(jìn)行良性的商業(yè)化操作，在市場(chǎng)環(huán)境下能可持續(xù)地、大規(guī)模地推廣應(yīng)用，發(fā)揮其功能和社會(huì)價(jià)值。當(dāng)然，這不排除作為新技術(shù)在發(fā)展初期可能獲得或需要獲得政府政策性扶持或補(bǔ)貼，但該技術(shù)最終必須走上能自我盈利和獨(dú)立運(yùn)行的商業(yè)化軌道。

基于工程實(shí)踐和業(yè)界共識(shí)，目前適合于長(zhǎng)時(shí)間、大規(guī)模的儲(chǔ)能形式主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、和以全釩液流電池為代表的液流電池儲(chǔ)能三類(lèi)。三種儲(chǔ)能技術(shù)特性比較如下表所示。

從能量轉(zhuǎn)換效率角度來(lái)考慮，三種技術(shù)路線均能達(dá)到較高水平。其中，大規(guī)模抽水蓄能電站能量轉(zhuǎn)換效率在70-75%之間，技術(shù)發(fā)展最為成熟；但投資造價(jià)高、建設(shè)周期長(zhǎng)，選址將受到地域限制。大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能電站轉(zhuǎn)換效率在60-70%之間，容量達(dá)到百兆瓦級(jí)后，能量轉(zhuǎn)換效率能突破70%，是目前長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域科研攻關(guān)的重點(diǎn)方向之一；十四五期間，壓縮空氣儲(chǔ)能建設(shè)規(guī)?；崴?，單機(jī)規(guī)模向300MW發(fā)展。

全釩液流電池儲(chǔ)能效率能達(dá)到75%左右，循環(huán)利用次數(shù)遠(yuǎn)高于鋰電池，可以達(dá)到2萬(wàn)次以上，壽命可長(zhǎng)達(dá)20年。全釩液流電池具有本質(zhì)安全的特點(diǎn)，同時(shí)，其功率單元和容量單元相對(duì)獨(dú)立，電堆的大小決定輸出功率，電解液儲(chǔ)量決定電池容量，系統(tǒng)配置的靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)。

目前來(lái)看，全釩液流電池的劣勢(shì)在于初裝成本高，如果按照每瓦的初裝造價(jià)計(jì)算，至少是抽水蓄能和壓縮空氣的2倍。隨著容量提升，平準(zhǔn)化電力成本有望逐步下降。

液流電池儲(chǔ)能目前市場(chǎng)占有率相對(duì)較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全釩液流電池約占現(xiàn)有電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的4%。十四五期間，有一批示范項(xiàng)目正在建設(shè)當(dāng)中，其中，大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站國(guó)家示范項(xiàng)目一期100MW/400MWh電站目前已進(jìn)入電池單體調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試階段，規(guī)劃于今年8月投入商業(yè)運(yùn)行，屆時(shí)將成為全球最大的液流電池儲(chǔ)能電站。

全釩液流電池將在“十四五”末期迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)

陳瑤列舉了全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈所包含上游、中游、下游其相關(guān)情況。

上游：原材料供給、電解液配制、電堆材料加工，主要原材料包括五氧化二釩、硫酸、碳材料、聚合物材料等，以及各類(lèi)輔材，涉及基礎(chǔ)化工、鋼鐵冶煉、有色金屬等產(chǎn)業(yè)，其中釩礦及其加工業(yè)處于核心地位，是電解液原料五氧化二釩的來(lái)源。

中游：電堆裝配、控制系統(tǒng)、其他設(shè)備和附件等，其中電堆裝配和控制系統(tǒng)的技術(shù)壁壘最高，涉及各類(lèi)耗材和電子元器件。

下游：終端應(yīng)用市場(chǎng)，主要為各類(lèi)儲(chǔ)能用戶，包括發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)。

當(dāng)前，全釩液流電池技術(shù)已經(jīng)完備，但產(chǎn)業(yè)鏈尚未健全，需求尚未打開(kāi)，產(chǎn)能正在蓄力發(fā)展，規(guī)模效應(yīng)尚未顯現(xiàn)。全釩液流電池產(chǎn)業(yè)在未來(lái)的3年內(nèi)可能仍將處于導(dǎo)入期向成長(zhǎng)期過(guò)渡的階段，并將在“十四五”末期迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

正是在這一背景下，國(guó)家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院布局了長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，尤其是液流儲(chǔ)能。

國(guó)家能源集團(tuán)共有八大業(yè)務(wù)板塊，在煤炭、火電、風(fēng)電、煤化工等板塊都有大量的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用景，包括煤炭的清潔高效利用、風(fēng)電接入，以及綜合能源系統(tǒng)等。

低碳院的全釩液流電池長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)顯示，循環(huán)次數(shù)在1.5萬(wàn)-2萬(wàn)次之間，服役壽命達(dá)到20年，并可頻繁深度放電。初裝成本在3000-3500元/kWh。

目前低碳院已經(jīng)完成從系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)到模塊的布局、到子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一直到核心的設(shè)備設(shè)計(jì)，包括里面的電堆、電解液、電極的技術(shù)積累，并能夠基于125kW/625kWh儲(chǔ)能基礎(chǔ)模塊，為用戶形成定制化長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決方案。

原標(biāo)題：陳瑤：儲(chǔ)能的規(guī)模化應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)鏈布局