如何給電力系統(tǒng)裝一塊電池？

實現(xiàn)“雙碳目標”，需要一個全新的電力系統(tǒng)，這已成為一個共識。

在此前的《怎么給新能源拉一張新電網(wǎng)？》一文中，我們已詳細介紹過什么樣的電力系統(tǒng)才稱得上是“新電網(wǎng)”，而想要建成這樣一個電網(wǎng)面臨著什么挑戰(zhàn)以及三種基本解決方案，即“看得準、調得動、儲得住”。不過受篇幅所限，文章并未對“儲能”環(huán)節(jié)展開詳盡論述——但這不是因為儲能不重要，而是太重要，無法在有限的篇幅內理清。

本文將聚焦于儲能當前的技術路線、商業(yè)模式，為讀者解析這一熱門行業(yè)。

畢竟，現(xiàn)在可是儲能元年了。

凌霜微雨 ｜ 特約作者

陳悶雷 ｜ 編輯

放大燈團隊 ｜ 策劃

1

我們?yōu)槭裁匆l(fā)展儲能？

一個能夠實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”的電力系統(tǒng)，必然是以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

這一解決方案意味著，未來我們的電力系統(tǒng)的供能主體將變?yōu)轱L、光等新能源，但它最大的問題是不穩(wěn)定。以下是某地不同季節(jié)風光的典型出力與負荷用電情況，可以看到明顯的波動大且不穩(wěn)定，對電力系統(tǒng)很不友好，甚至有害。

某地不同季節(jié)風光的典型出力與負荷用電情況［1］

過去，調節(jié)能力更強的火電廠尚可保證電力的平衡，但伴隨著“新能源”發(fā)電占比持續(xù)增加，依托于火電廠的傳統(tǒng)調節(jié)模式，已經(jīng)不能適應電力系統(tǒng)波動，電網(wǎng)需求新的調控方式。

儲能的意義就在于通過將儲能設施與風、光集成，當發(fā)電量太多時就為儲能設備充電平抑波峰，發(fā)電量不足時就由儲能設備放電補足缺口，將新能源系統(tǒng)的“不可控”變成“可控”。

2

儲能有哪些方式？

既然儲能如此重要，目前有哪些技術路線值得發(fā)展與布局？

在大方向上，根據(jù)《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》［2］，我國目前的儲能技術路線大體分為兩類抽水蓄能與新型儲能。

不同種類儲能的技術特征對比［3］［4］

抽水蓄能成熟可靠、價低量足

抽水蓄能的原理非常簡單，在山上、山下建兩個水庫，安裝一臺既能當抽水機又能當發(fā)電機的水輪機，電多的時候就把山下面的水抽到山上，電少的時候就把山上的水放下來發(fā)電。

抽水蓄能原理圖

抽水蓄能的優(yōu)點首先是規(guī)模大。

一座抽水蓄能電站，隨便幾臺機組即可實現(xiàn)幾百兆瓦儲能規(guī)模，上千兆瓦的也不少見（大規(guī)模的儲能非常難得）。難能可貴的是，抽水路線的單位成本不高，大概在500元～1000元／千瓦時（大概只有鋰電池的四分之一到一半），使用壽命卻可以達到40～60年（鋰電池大概只有10年不到）。

此外，抽水蓄能非常成熟，世界上第一個抽水蓄能電站1882年（清光緒八年）在瑞士就已建成，而我國也早在1968年就建成了第一座抽蓄電站。

抽水蓄能圖

但抽水蓄能也有缺陷。一個是選址苛刻，要有山、要有湖（河）、山上要能修水庫、要能把電線拉過去；另一個是對自然環(huán)境的破壞，劈山開河不可能沒有負面影響。當然這些問題都有望通過技術手段得到解決。

可以預見的是，抽水蓄能在很長一段時間內，仍將是電力系統(tǒng)儲能的主力軍。目前我國已投產(chǎn)抽水蓄能電站總規(guī)模3249萬千瓦，遠超其它所有儲能方式總和，主要分布在華東、華北、華中和廣東；在建抽水蓄能電站總規(guī)模5513萬千瓦，約60％分布在華東和華北。已建和在建規(guī)模均居世界首位。

從長期規(guī)劃看，根據(jù)《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021－2035年）》，到2025年，我國抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模達到6200萬千瓦以上（翻倍），到2030年，投產(chǎn)總規(guī)模要達到1．2億千瓦以上（再翻倍），行業(yè)前景可觀［5］。