实现“双碳”目标,能源是主战场,电力是主力军,新型电力系统则是其中的关键载体。近期发布的由国家能源局组织编制的《新型电力系统发展蓝皮书》指出,构建新型电力系统要加强电力供应支撑体系、新能源开发利用体系、储能规模化布局应用体系、电力系统智慧化运行体系等四大体系建设。可见,我国新型电力系统形态已逐步由“源网荷”三要素向“源网荷储”四要素转变。新型储能主要包括新型锂离子电池、液流电池、飞轮储能、压缩空气储能、氢(氨)储能、热(冷)储能等,是构建新型能源体系、推动能源绿色低碳转型的重要技术和基础装备,正日益广泛地嵌入电力系统源、网、荷各个环节,成为电力系统安全稳定、经济运行不可或缺的配套设施。
储能已成为推动新型能源体系高质量发展的“刚性需求”
由于可再生能源具有不稳定、周期性等特征,大规模可再生能源接入会影响电网稳定和安全,而储能技术是解决可再生能源不稳定性的重要手段。目前我国电力系统发电装机总容量、非化石能源发电装机容量、远距离输电能力、电网规模等指标均稳居世界第一,建立了较为完备的业态体系。截至2022年底,非化石能源装机规模达12.7亿千瓦,占总装机的49%,超过煤电装机规模。2022年,非化石能源发电量达3.1万亿千瓦时,占总发电量的36%。其中,风电、光伏发电量1.2万亿千瓦时,占总发电量的14%,分别比2010年和2015年提升13个、10个百分点。预计2060年我国风、光发电量占比将超50%,成为电量供应主体。
多时间尺度储能技术规模化应用需求激增。截至2022年底,我国已投运电力储能项目累计装机规模59.8GW,占全球市场总规模的25%,年增长率38%。新型储能累计装机规模首次突破10GW,达到13.1GW/27.1GWh,功率规模年增长率达128%,能量规模年增长率达141%。随着数量众多的新能源、分布式电源、新型储能、电动汽车等接入,亟需提升新能源消纳能力和“源网荷储”灵活互动调节能力。
准确把握新型储能赛道核心热点和主攻方向
“双碳”背景下,新型储能成为万亿级新赛道。到2030年,国内新型储能总投资规模将近9000亿元,市场空间巨大。从政策引导看,2022年,国家及地方出台储能直接相关政策约600余项,主要集中在储能规划、实施方案、市场机制、技术研发、安全规范等领域;26个省市规划了“十四五”新型储能装机目标总规模接近67GW。从投资看,百兆瓦级储能项目成常态;2022年,国内新增、投运新型储能项目装机规模分别达6.9GW、15.3GWh;单个项目规模大幅提升,20余个百兆瓦级项目实现并网运行。从技术路线看,储能专用300Ah以上大容量、10000次以上长循环寿命的磷酸铁锂电芯取得突破;压缩空气储能正在由100MW向300MW功率等级方向加速发展,新增压缩空气储能项目(含规划、在建和投运)接近10GW,单次储能时长最高达12小时;首个百兆瓦级全钒液流电池项目并网运行,首个吉瓦时级全钒液流电池项目正式开工。
近年来,江苏大力推进新型储能创新发展,形成了比较完备的产业体系,成为国内新型储能重要集聚区。从政策端看,《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》《“十四五”新型储能发展实施方案》等政策相继出台,为新型储能加强规划统筹发展、引导新型储能科学布局、分级分类协调管理、简化项目审批手续便利性等方面,提供了政策依据和有力支持。从产业端看,江苏拥有江苏时代、南瑞继保、中天储能等一批龙头企业,形成覆盖锂电材料、储能电池、储能变流器、能源管理系统的全产业链布局。江苏动力及储能电池制造业创新中心、天目湖先进储能技术研究院等创新平台,加快储能技术从基础研究向产业化转移。一批颠覆性新型储能技术和产品即将进入商业化进程。例如,长寿命三元电芯、高性能磷酸铁锂电芯等技术国内领先,中科海钠钠离子电池、天目先导硅碳负极等新体系电池及关键材料已填补国内空白;基于通信的逆变器动态无功快速控制技术在国际上首次实现系统动态无功响应时间30毫秒以内;南京工业大学科研团队研发完成的新一代光热储能技术正在兰州建立示范应用项目,钙循环卡诺电池等大规模长时储能技术已完成海外专利布局,即将进入商业化应用阶段。从应用端看,2022年,江苏新增新型储能装机12.3万千瓦。世界首个“非补燃”压缩空气储能电站、全球首例储能调频项目、全国首个用户侧储能自动需求响应项目、国内首个海上风电场储能项目等一系列重大工程在江苏建成投产。截至2022年6月,江苏共有电化学储能项目132个,其中电网侧储能项目18个,用户侧储能项目111个。从项目领域分布看,22个项目中电源侧项目8个,电网侧项目8个,用户侧6个。
加速实现储能规模化应用
江苏新型储能产业发展目前总体上仍处于商业化和规模化发展初期,创新能力不强、技术经济性不高、产业链竞争力不强等问题亟待解决。
统筹新型储能技术布局,推动产业多元化发展。加快推动储电、储热、储气、储氢等覆盖全周期的多类型储能协同运行,推动安全、灵活、经济的储能技术广泛应用,提升能源系统运行灵活性。统筹规划抽水蓄能重大装备产业布局和技术发展路线,提高抽水蓄能机组等设备效能、产能。重点开展长寿命、低成本及高安全的电化学储能关键核心技术、装备集成优化研究,提升锂电池安全性、降低成本,发展钠离子电池、液流电池等多元化技术路线。大力推动压缩空气储能、飞轮储能、重力储能、超级电容器、热(冷)储能等技术向大规模、高效率、灵活运行方向发展,开展关键技术研究及示范。开展氢储运/加注关键技术、燃料电池设备及系统集成关键技术研发和推广应用,研发纯氢气燃气发电机组。
强化创新主体地位,培育壮大产业集群。积极构建产业协同创新生态体系,加快推进新型储能重点实验室、企业技术中心等创新平台建设,建设一批国家级、省级研发机构,加快争创国家新型储能创新中心。加快培育技术领先型储能高科技企业,深化新型储能专业人才和复合人才培养。加快推进盐城建设“新能源+储能”综合应用示范区,加快推进常州打造国内领先的动力及储能电池产业集聚区,着力打造苏州、南京、南通等地氢能优势产业链。
积极推进试点示范,加快拓展应用场景。加快构建“新能源+新型储能”应用场景,支持光伏、风力等新能源发电站配套建设新型储能设施,遴选一批示范试点项目,推动新型储能协同优化运行,保障新能源高效消纳和存储。探索构建“源网荷储”协同运行的“互联网+”智慧能源系统,探索开展“风电+光伏+储能”“分布式+微网+储能”“大电网+储能”等试点,大力发展共享储能、云储能等创新模式,探索建设智慧能源、虚拟电厂。建设全省新型储能大数据平台,加强新型储能产业运行状况的实时监测和分析。
加强跨区域能源联动,促进跨区域产业开放融合。推动成立长三角新型储能产业发展联盟,搭建产学研合作平台和区域合作平台,在标准制定、应用示范、产业链对接、人员互访交流等方面全面深化合作,促进长三角新型储能产业协同发展和新型储能技术多元化发展。加强与中西部资源富足地区“新能源+储能”产业合作,进一步延伸拓展新能源电力装备、长时储能装备等产业链,共同建立“研发+产品+基地”示范项目,助力清洁能源高效开发利用,实现互利多赢。
(作者单位:江苏省经济和信息化研究院)