隨著可再生能源發電占比越來越高,儲能時長決定了新型電力系統是否能穩定運行。
近年來,以風、光為主的可再生能源在電網中的比例逐漸上升,這些能源具有高間歇性以及不穩定性的特點,電網負荷較大。
一組數據表明,當風光發電占比達到50%-80%時,儲能時長需要達到10小時以上。
然而,國內現階段的儲能時長普遍在2小時左右,無法支撐高風光發電下的新型電力系統。
高工產研(GGII)顯示,全國新型儲能項目平均儲能時長2.2小時,儲能時長不足2小時的項目裝機占全部裝機12.9%,2—4小時的項目裝機占比74.6%,4小時以上的項目裝機占比12.5%。
根據不同儲能時長,目前可以分為短時儲能(<1小時)、中長時儲能(1-4小時)、長時儲能(≥4小時)。然而,目前國內外尚未對長時儲能的時長進行統一定義。
國內一般把長時儲能歸納為4小時及以上的儲能技術,而美國方面則將長時儲能定義為額定功率下持續放電時間不低于10小時的儲能技術。
盡管中長時儲能仍是目前主流的裝機類型,并且以鋰電儲能為主要的技術類型,但短時儲能、長時儲能仍具有一定的市場體量,且帶動了超級電容、飛輪、鈉電、液冷等儲能技術的發展。
因此,未來儲能市場的發展是多元時長、多元技術、多元應用的結合,不同時長下的儲能應用和細分市場也將呈現百花齊放的姿態。
短時儲能:電網側、用戶側均有應用
從行業內看,短時儲能技術主要應用于電力系統的調頻、爬坡、頂峰等高頻應用場景,以及用戶側的日內調峰和電能質量改善等領域。這些應用場景對儲能系統的響應速度和調節精度要求較高。
目前,主要短時儲能技術包括超級電容、飛輪儲能等。
具體來看,超級電容則以其瞬時功率供應和快速應急響應能力,在用戶側電能質量改善和平滑新能源出力方面表現出色。而飛輪儲能以其高效率、長壽命和低運行成本的特點,在電力系統快速調節中占據重要地位。
值得一提的是,電網的一次調頻、二次調頻也被成為短時儲能。一次調頻的響應時間要求為秒級,這意味著在電網頻率出現偏差時,需要在極短的時間內進行調整以恢復頻率穩定。
這種快速響應的特點使得一次調頻和二次調頻在儲能方面具有短時儲能的特性。而飛輪儲能是一種物理儲能方式,通過高速旋轉的飛輪儲存能量,并在需要時將動能轉換為電能,因此也是短時儲能中常見的儲能技術。
中長時儲能是鋰電池的天下?
截至2023年底,中國已投運的鋰離子電池儲能占比為97.4%,其他新型儲能技術(鉛炭、壓縮空氣、液流電池等)占比2.6%?。不僅如此,全國新型儲能項目平均儲能時長為2.2小時。
尤其從目前主流的儲能電芯來看,314Ah儲能電芯的滲透率已超40%。此外,從技術成熟度看,鋰離子電池在規模效應和產業配套上仍然遙遙領先其他新型儲能,因此未來5-10年大概率仍為新型儲能的裝機主流。
由此可見,鋰電儲能技術在我國新型儲能中占據絕對的領先地位,并且是中長時儲能中的主要技術。
而在今年量產314Ah電芯的豪鵬儲能告訴高工儲能,在當前市場情況下,314Ah電芯在2-4小時儲能市場中占據主流。
豪鵬表示,314Ah電芯能量密度較280Ah提升不少,且市場上20英尺集裝箱可配置為5MWh,與PCS的適配性較好,故適于中長時和長時儲能。
不僅如此,傳統的儲能技術(如抽蓄)受建設周期、選址、生態環境等因素的限制而發展受限,鋰電恰恰能夠彌補傳統儲能的不足,故而具有很好地、長足發展空間。
多元技術進軍長時儲能
長持續時間儲能技術包括機械儲能類、熱能儲能類、電化學儲能類、化學儲能類4個類別。
除了機械儲能較為成熟,其他長時儲能技術大部分尚處在示范階段和商業化初期階段,其大規模商業化應用存在的挑戰包括成本、效率、可靠性等。
其中又以電化學長時儲能較受行業關注,包括液流電池、鋰電池、鈉電池等。
具體來看,液流電池憑借長循環壽命,十分適合長時儲能場景。其最低可以做到10000次,部分技術路線甚至可以達到20000次以上,整體使用壽命可以達到20年或者更長時間。而上半年國內液流電池儲能新增裝機約為88MW/360MWh。
招投標方面,相關數據顯示,2024年上半年共有21個液流電池儲能項目(不含集采)招標啟動,包括全釩液流、鋅鐵液流、水系有機液流、全鐵液流等多種技術路線,規模共計約1.6GW/5.4GWh。
除液流電池,目前已有多家鋰電池企業推出專攻長時領域的大容量鋰電池。
瑞浦蘭鈞發布了12000+次超長循環壽命以及25-30年的使用壽命的564Ah問頂電芯、億緯鋰能628Ah Mr.Big電芯也可適用于長時儲能、海辰儲能到來了長時儲能大容量電池MIC 1130Ah、天弋能源則發布了630Ah的長時儲能電芯。
長時儲能市場將從2025年開始大規模增長,2030年起全球可再生能源滲透率將升至約60%-70%,長時儲能累計裝機量將達到150-400GW(對應儲能容量5-10TWh),將給予鋰電、液流等不同技術路線下的儲能應用更廣闊的市場空間。