當下,各種長時儲能技術百花齊放,競速發展,長時儲能技術大家族的內部競爭亦開始逐漸顯現。展望未來,壓縮空氣儲能、液流電池儲能、熔鹽儲能這三大主流長時儲能技術,誰又將最終坐上長時儲能技術的“頭把交椅”?
新型儲能市場,“一鋰獨大”的格局終將被打破。諸多業內專家一致認為,鋰電池的儲能時長舒適區在1-4小時之間,難以滿足越來越迫切的長時儲能需求,液流電池、壓縮空氣儲能、熔鹽儲能等多種長時儲能技術的重要性日益凸顯。 當下,各種長時儲能技術百花齊放,競速發展,長時儲能技術大家族的內部競爭亦開始。
裝機規模及潛力
據國家能源局數據,截至2024年上半年,全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模達4444萬千瓦/9906萬千瓦時,已投運鋰電池儲能占比97.0%,壓縮空氣儲能占比1.1%,鉛炭(酸)電池儲能占比0.8%,液流電池儲能占比0.4%,其他技術路線占比0.7%。
另有數據顯示,截至2023年底,全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模達3139萬千瓦/6687萬千瓦時,已投運鋰電池儲能占比97.4%,鉛炭電池儲能占比0.5%,壓縮空氣儲能占比0.5%,液流電池儲能占比0.4%,其他新型儲能技術占比1.2%。
對比可見,近半年來,壓縮空氣儲能的裝機增長顯著,半年時間占比提高了0.6%,液流電池儲能的裝機也有一定的增長,但占比未有提升。 國投證券在一份報告中預計,2030年我國壓縮空氣儲能累計裝機量將達到42.72GW,如其預測準確,約為當前已建成裝機量0.48GW的87倍,這意味著未來幾年壓縮空氣儲能的年新增裝機將呈倍增之勢。
釩電池專家中科院大連化學物理研究所研究員張華民近日也有預測,2030-2035年,釩液流電池儲能裝機容量(Wh)有可能超過鋰離子電池。這一預測同樣振奮人心,要知道,目前全系液流電池裝機占比僅0.4%,而鋰電池占比高達97%。 以上種種樂觀預測的基礎依據是,壓縮空氣儲能和液流電池的裝機增速正在顯著加快。
據統計,2024年上半年,就有21個液流電池儲能項目(不含集采)招標啟動,涉及全釩液流電池、鋅鐵液流電池、水系有機液流電池、全鐵液流電池等多種技術路線,儲能規模共計1.5895GW/5.353GWh。
壓縮空氣儲能方面,截至2024年上半年,新增在建裝機2.4GW,建成裝機0.6GW/3.3GWh,累計在建裝機已高達7.4GW。
熔鹽儲能主要與光熱發電項目捆綁開發,截至2023年12月,我國除去已完成建設的熔鹽光熱發電項目500MW之外,在建和擬建熔鹽光熱發電項目約43個,總裝機容量4.8GW,均配置8-16h的熔鹽儲能系統。除此之外,熔鹽儲能在非光熱領域的項目數量和裝機容量亦在快速增長。有研究機構預測,到2030年,國內熔鹽儲能裝機容量預計將超過16GW。
經濟性對比
經濟性方面,這三種主流長時儲能技術的大概對比情況如下表所示(以下數據僅供參考,各種儲能技術因其技術細分不同,技術方案等不同,數據會存在一定差異):
從建設周期來看,液流電池儲能項目用時最少,選址非常靈活,規模可大可小;從全生命周期度電成本來看,三者的差距并不明顯,但由于計算全生命周期度電成本的影響因子眾多,如循環次數的取值不同,都會對數據造成較大影響,故以上數據僅供參考;從初始投資來看,三者的初投資相較鋰電池都較高,這也是當前阻礙其規模化發展的主要原因。
應用場景對比
從應用場景來看,壓縮空氣儲能、液流電池儲能、熔鹽儲能的適用場景各有側重。
壓縮空氣儲能在電源側、電網側可廣泛應用。目前其主要應用于電網側,可提供調頻調峰、無功調節、旋轉備用、應急電源和黑啟動等功能。壓縮空氣儲能屬于能量型儲能,其功能和特點與抽水蓄能總體相同,可作為抽水蓄能電站的補充,在不宜建設抽水蓄能電站的區域建設壓縮空氣儲能項目,提供電力輔助服務,接受電力系統的統一調度,有效保障電網的安全穩定運行。
憑借建設周期短、配置靈活、系統簡單、占地面積小等優勢,液流電池儲能則可廣泛應用于電源側、電網側和用戶側,對應各個場景,都已有實際的項目案例。 搭配熔鹽儲能系統的光熱發電項目可與風光實現一體化開發,這是熔鹽儲能目前最大的應用市場。除此之外,熔鹽儲能還可應用于工業蒸汽、余熱回收、火電靈活性改造等市場。
在長時儲能技術的選擇上,一個業內相對統一的認知是:在電網級大規模儲能方向,具備條件的地區可優先開發抽水蓄能,不具備條件時可開發壓縮空氣儲能,壓縮空氣儲能仍不具備開發條件時可選擇液流電池儲能。在用戶側則優選液流電池儲能。在電源側則可因地制宜視情況選擇相關技術。
對長時儲能技術發展路徑進行了探討,未來長時儲能將呈現多元梯級協同發展的態勢,并將其分為3個梯隊。近期,第一梯隊中包含液流電池、抽水蓄能,第二梯隊為壓縮空氣儲能、光熱儲能(熔鹽儲能),第三梯隊為氫儲能;中期階段,光熱儲能(熔鹽儲能)進入第一梯隊,其中液流電池將進入商業化發展成熟階段;遠期階段,光熱和液流電池同處第一梯隊,壓縮空氣儲能和氫儲能位于第二梯隊,抽水蓄能進入第三梯隊。
由此來看,誰將最終坐上長時儲能技術的“頭把交椅”?這一問題目前還難有答案。這三大技術目前的市場拓展均在提速,市場潛力均不可估量,展望未來十年,無論哪種技術將登頂裝機量第一,這三大技術在各個具體應用場景下的競爭與互補,都將幫助構建起一個100%的可再生能源綠色供能系統。