新型储能:储能系统核心增量,五大环节龙头梳理
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近日《新型电力系统发展蓝皮书(征求意见稿)》出炉,《蓝皮书》对于发展新型储能给出了明确的具体路线与发展方向:
“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、重力储能等技术向大规模、高效率、灵活运行方向发展。”
截至2021年底,全球已投运储能项目装机规模约2.1亿千瓦,同比增长9%。其中,新型储能累计装机规模3000万千瓦,同比增长67.7%,锂离子电池装机约2300万千瓦,占据主导地位。其余新型储能中,铅蓄电池和压缩空气储能占比相对较大。
全球累计储能装机情况:
资料来源:中关村储能产业技术联盟
新型储能主要指“除抽水蓄能外以输出电力为主要形式,并对外提供服务的储能项目”,由于建设周期短、选址灵活、调节能力强,与新能源开发消纳更加匹配,优势逐渐凸显。
从技术发展路线来看,新型储能目前多种技术并进。从当前节点看,压缩空气储能、液流电池储能、钠离子电池储能、重力储能、飞轮储能这五种新型储能路线最值得关注。
压缩空气储能
压缩空气储能是机械储能的一种形式。在电网低谷时,利用富余的电能,带动压缩机生产高压空气,并将高压空气存入储气室中,电能转化为空气的压力势能。
压缩空气储能系统适合建造大型储能电站(>100MW),放电时长可达4小时以上,适合作为长时储能系统。
压缩空气储能原理图:
资料来源:SINTEF
压缩空气系统初投资成本主要包括系统设备、土地费用和基建等。系统设备包括了压缩机机组、膨胀机机组、蓄热系统(换热器、蓄热器、蓄热介质、管道)、电气及控制设备、储气室等。其中,系统设备是压缩空气储能初投资成本的主要部分。
压缩空气储能产业链分为上游设备及盐穴/储气罐、中游项目工程建设、下游电网系统投资运营三个部分。
上游核心设备包括空气压缩机、透平膨胀机、换热器等。空气压缩机相关厂商包括陕鼓动力、沈鼓集团等;换热/储热装备和透平膨胀机厂商主要包括哈尔滨电气、东方电气、上海电气等;盐穴/储气罐主要厂商包括苏研井神等。
中游新型压缩空气储能系统目前主要有三个新的技术路径:蓄热式压缩空气储能、液态压缩空气储能系统、超临界压缩空气储能系统。
目前压缩空气储能发展整体上处于示范验证与商业推广过渡的阶段。目前我国已有百兆瓦级压缩空气储能示范项目完成建安,参与企业包括中国电建、中国能建和中储国能等。
下游可接入电网系统,起到削峰填谷、可再生能源消纳等作用。投资运营主要参与企业包括华能集团、大唐集团、国家能源集团和中国能建数科集团等。
全钒液流电池储能
全钒液流电池是以钒为活性物质,呈循环流动液态的氧化还原电池,通过电解液中钒离子价态变化实现电能的存储和释放。目前可实现15000次以上充放电,使用年限超20年。
全钒液流电池循环寿命极长,容量规模易调节,安全性较高,但能量密度低,材料成本较高。目前全钒液流电池的初始投资约为3000-4000元/KWh,成本约为锂电池的两倍。
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