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储能是构建新型电力系统的必要环节

浏览次数:1241发布时间:2023-01-12

实现“双碳”目标,传统能源逐步退出必须建立在新能源安全可靠的替代基础之上,但是目前,新能源大规模利用仍面临间歇性、波动性、不稳定的挑战。作为破题之道,储能可以平抑波动,支撑光电风电大规模并网,被视为新型电力系统的必要环节。在中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长、中国碳中和50人论坛成员赵天寿看来,储能技术必须满足规模化、高安全、低成本、长寿命、无地域限制等要求,这也是未来储能产业发展的重要方向所在。

实现碳中和需要规模化

高安全储能技术

问:在碳中和进程中,能源结构将发生颠覆性、革命性调整,储能在其中占据什么地位?

赵天寿:我国碳排放主要来源于化石能源的大规模使用。碳减排的关键,在于不断提高太阳能、风能等可再生能源在能源结构中的占比,化石能源比重相应降低。而目前,风、光实际比重约为4%,化石能源占比高达84%。为实现碳中和目标,前者占比需达到60%,后者要降低到10%左右。

近十年来,我国的光电、风电成本快速下降,为装机规模快速提升奠定了基础。但光电、风电存在间歇、不稳定特点,无法直接满足电网及用户的需求,成为制约其进一步扩大规模的主要障碍。储能就是利用专门装置与系统将能量储存,在需要时将能量释放,实现能量在时间和(或)空间上的转移,这是推动可再生能源大规模接入电网的必须环节。基于此,储能被认为是构建以新能源为主体的新型电力系统的必须环节。

问:这对储能产业提出了哪些要求?

赵天寿:据预测估算,为实现碳中和目标,光电、风电装机量将达到50亿千瓦,年发电量10万亿度,按10%-50%配备储能,储能容量就将在1万亿-5万亿度。面对如此大容量的需求,储能技术必须满足规模化、高安全、低成本、长寿命、无地域限制等要求。

在以新能源为主体的新型电力系统中,光电、风电在不同时间尺度下均存在不稳定性。在毫秒至分钟的时间范围内,光电风电受天气因素影响会出现功率的剧烈波动,易对电网短时间功率平衡与频率稳定造成冲击;在数十分钟至数小时范围内,光电风电的发电量不可控,无法跟踪电网的发电计划,无法响应电网调度;在数小时至数天甚至跨季节范围内,光电风电的发电量受气候变化影响,能量输出存在长周期波动性,与社会能量需求不匹配,难以确保全年能量稳定、可靠供应。例如,北方地区光伏发电的电量,冬夏两季可能相差一倍,若夏季恰好满足能量需求,冬季就会有较大能量缺口。

因此,储能系统还需满足不同时长能量储存的要求:针对毫秒至分钟范围的能量储存需求,需重点满足平滑风光出力、电网调频的要求;针对数十分钟至数小时范围的能量储存需求,需重点满足提高光电、风电消纳量、电网调峰的要求;针对数小时至数天甚至跨季节能量储存需求,则要重点满足长周期、大规模能量时移的要求,确保能源安全。


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