随着全球电力系统脱碳进程加速,风电、光伏等新能源装机及电量占比不断提高,电力系统对可靠电力支撑的时长需求不断增加。2021年,长时储能开始进入大众视线,并迅速引发技术研究和资本投资的热潮。
1、什么是长时储能?
迄今为止,长时储能还属于新生事物,国内外针对长时储能还没有统一的定义。
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2021年1月,美国桑迪亚国家实验室发布的《长时储能简报》(Issue Brief – Long-duration energy storage)认为,长时储能是持续放电时间不低于4小时的储能技术。美国能源部2021年发布支持长时储能的相关报告,把长时储能定义为持续放电时间不低于10小时,且使用寿命在15-20年的储能技术。更有学者在期刊发文,把长时储能定义为跨日至跨季节的储能技术。而为了区别于我国目前大规模建设的2小时储能系统,也有从业人员将4小时及以上的储能技术归为长时储能。
2、为什么要发展长时储能?
解释这个问题,首先要从为什么发展储能说起。
没有储能的电力系统,就像没有调节水库的径流式水电站,来水发电,没水罢工。这在目前以火电为主的电源结构下游刃有余,因为随用随发的火电能保证“河里始终有水”,电力系统始终有可靠电力支撑。但未来随着双碳战略的深入实施,波动性极大的可再生能源(主要是太阳能和风能)占比提高到一定程度,无风无光的夜晚就会出现电能供不应求。发展配套储能,如同给水电站加装水库,目的是提高电力系统的可靠性。在风电、光伏发电高峰时段消纳新能源电量,并在无风无光时段支撑系统安全运行,真正变成“清洁电量的搬运工”。
那么,为什么要发展长时储能呢?
举个例子,如果水电站调节水库的蓄水量只够放两个小时,那后半夜依然得在黑暗中度过;即使水库蓄水量够用十个小时,我们还得祈祷第二天是晴天或刮风,若是无风的阴天持续两三天,我们就得准备更大的水库,也就是长时储能。
当然,未来的电力系统也会有风光之外的其他电源,考虑到电源的发电互补特性,再配上适当时长的长时储能,电力系统就变成了完全调节水电站,可保常年无忧。
麦肯锡预测,到2040年全球范围内将部署850-1400亿千瓦时容量的长时储能。这约等于我国2021年全社会用电量的1.5%,该规模储能若用于供应我国全社会用电负荷,可支撑5-6天。