储能可再生能源实现充分利用的关键一环

发布时间:

2022-07-28 00:00

据近期水电水利规划设计总院发布的《中国可再生能源发展报告2021》所披露的数据显示,2021年我国可再生能源利用总量达到7.5亿吨标准煤,占一次能源消费总量的14.2%,减少二氧化碳排放约19.5亿吨,为实现“双碳”目标奠定了基础。

 

为应对全球气候变化,以可再生能源为主体的绿色、低碳、清洁能源体系建设是中国乃至全世界的能源战略选择。2021年全国两会上,中国政府工作报告明确提出,到2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右、风电太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上等目标。

 

然而,可再生能源的间歇性和随机性为电力系统电力电量平衡带来了巨大挑战。应对可再生能源风/光发电与用电负荷之间的电力电量不平衡问题,需要依靠储能技术,即在电能较多时将电能储存在储能系统中,在电能不足时通过储能系统的放电进行电能补充。

 

储能技术可分为物理技术与化学技术两大类。物理类储能技术包括:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、显热蓄热、相变蓄热等。化学类储能技术包括:锂离子电池、钠硫电池、液流电池、燃料电池、超级电容、储氢、热化学蓄热等。

 

在物理类储能技术方面,抽水蓄能技术比较成熟,但其依赖于大型水库,进一步发展受到限制;压缩空气储能技术对环境友好,适用于大规模发展,同时可耦合热能利用促进可再生能源热的吸收,具有良好的发展前景;飞轮储能技术则具有高功率、相关设备寿命长等优点。

 

在化学类储能技术方面,以锂电池为代表的电化学储能技术已经初步进入商业化、规模化应用,结合电动汽车对锂电池的需求,该技术将得到更快发展,但由于其储能容量较低,因此在大规模可再生能源接入方面的应用受到限制,不过该技术可作为抽水储能和压缩空气储能调节电网频率的补充手段。

 

相比较而言,目前储能行业内,物理类储能技术中的超导储能技术在解决电网瞬间断电及电压暂降等方面具有明显优势,但由于其成本较高,目前应用较少。

 

就未来储能技术发展而言,对于大规模可再生能源的利用,既需要物理储能的大规模容量保证,又需要化学储能的快速响应,两者的高效结合将是未来可再生能源储能方面的关键。部分新的技术手段也让未来可再生能源储存具有良好前景。例如,近年来受大家关注的先进压缩空气储能技术,就可采用普通的空气进行能量储存,不需要大型水库,且通过耦合蓄热技术能够实现零碳排放,大型化后成本显著降低(相比化学储能技术),将在未来可再生能源占比较高的能源系统中占据重要位置。