储能行业如何赢得未来?

  “储能本身不产生能量,而是能量的‘搬运工’。太阳大的时候我们汲取能量,等到晚上或者缺电的时候,我们再把这些能量释放出来,输送到千家万户。”在4月9日宁德时代为推出天恒储能举办的发布会上,宁德时代储能事业部CTO、储能欧洲业务部总裁许金梅这样谈道,“储能在时间的维度上实现了能量的自由”。

  随着能源危机逐渐迫近,新能源和储能行业在未来的能源格局中的占比日益提升,但在发展过程中,储能还面临着安全“打折”、容量衰减、寿命“跳水”、能效降低等多重考验。那么,储能行业该如何赢得未来?

  让电池寿命更长久

  大多数手机用户和新能源汽车车主,对“锂电池是有寿命的”这一结论有共同的认知:使用时间越长,充电效率越低、耗电速度更快,其原因正在于寿命的衰减。放大至用于满足新型电力系统需求的储能电站,延长锂电池寿命尤其重要。

  对此,中国电力科学院的首席专家、全国电力储能标准化技术委员会主任委员惠东指出,储能系统实际寿命不达预期的现象普遍存在。功率型储能系统(时长30分钟)实际运行寿命平均不足3年;预期10年的能量型储能系统(时长1小时以上)实际运行时间平均不足8年;预期15年的储能系统实际循环寿命平均不到电池单体实验循环寿命的50%。目前,行业中的储能系统最高能做到3年容量零衰减。此次宁德时代发布的5年容量、功率均实现零衰减的天恒储能系统刷新了储能行业的“成绩单”。

  据介绍,宁德时代零衰减技术实现了两个方面的革新:一是调整材料工艺,改善材料的压实密度,优化电池材料的放电比容量、充放电效率、孔隙比、振实密度、粒度、比表面积等指标;二是采用更多电化学活性物质,并通过补锂、预锂、掺杂包覆等方式进行突破创新,确保电池在充放电循环时优先消耗多余的活性物质,从而保证其容量不发生衰减。

  “无论是哪一种技术,从实验室走到生产线都是一个很大的跨越。宁德时代迈出了这一步。”许金梅表示,零衰减技术面临着成本高和产品良率低等难题,对生产环境的要求也很高,特别是在“零衰减”电池中涉及的锂金属具有高化学活性,这要求制造设备要具备更高的真空度等特性。据悉,该公司新推出的天恒储能系统已经实现产业化。

  让储能电价更划算

  2023年,我国风、光发电量占全社会用电量的比重达到15.3%,局部风、光发电量占比超过20%,电源的调节与支撑缺口越来越大。电化学储能正在渐露锋芒,向火电机组、燃气机组、水电机组、抽蓄电站等传统电源发起挑战。

  虽然电化学储能具有节速度快、调节精准度高等多种优势,但惠东表示,当前其仍存在长时间续航技术经济性不足、较传统支撑电源综合能力偏弱的痛点。

  他以“规模化调峰的应用”场景举例:火电价格是0.06—0.12元/千瓦时,储蓄电价格的0.25—0.4元/千瓦时,锂离子电池储能价格却是0.35—0.5元/千瓦时。随着新能源装机比例快速提升,电力系统调峰需求不断加大,在调峰应用中,储能度电成本无疑是偏高的。因此,储能行业需要不断降低产品的度电调节成本,通过提高经济性,才有可能在大规模新能源外送、提升光伏大规模并网和消纳、提升弱电网地区新能源发电和电网支撑的多个应用领域获得优势。

  “储能是能源经济发展中非常重要的一环。”许金梅也表示,“在现在的时代背景下,没有效益的产业是走不远的。我们也在产品研发、前置服务等方面加强设计和落实,站在业主角度思考如何让储能产品发挥更高的经济价值。天恒储能系统在标准20尺集装箱内,实现了6.25兆瓦时级的高能量。”

  让电站运行更稳定

  中国物理与化学电源行业协会储能应用分会预计,到2025年,新型储能产业规模有望突破万亿,到2030年将接近3万亿。资本市场对储能行业的投入正在呈井喷式爆发,与之相对的,却是新能源场站配置储能利用小时数不达预期的应用现状。

  “有的是因为储能设备质量和性能存在风险,不敢调用;有的是因为没有电价政策和营利模式驱动,不愿调用。”惠东无奈地表示,“目前,新能源场站储能利用时长普遍不足400小时。”

  国家电化学储能电站安全监测信息平台汇集数据也显示,2023年,电化学储能电站非计划停运1030次,单次平均非计划停运时长29.12小时,单位能量非计划停运次数26.73次/100MWh。其中,电站关键设备、系统以及集成设备安装质量问题是导致电站非计划停运主要原因,非计划停运次数占比达80%以上。此外,储能领域明确报道的火灾安全事故已超60起,为应用端带来担忧和隐患。

  “结合新型电力系统潜在应用需求,未来10—15年储能行业的格局仍将是‘一锂独大’。”惠东建议,为实现长期安全稳定运行,建议锂电储能系统在产品质量上要“卷”起来:一方面围绕储能系统(电站)安全性、耐久性提升,针对高比例新能源电力系统主动支撑方面;另一方面围绕构网型储能技术,重点突破高压化、高过载、大容量构网型储能机组研发和运行控制技术。


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