中国储能网讯:9月7—9日,由工业和信息化部节能与综合利用司、国家能源局能源节约和科技装备司、浙江省能源局联合指导,中国化学与物理电源行业协会联合232余家机构共同支持的第十二届中国国际储能大会在杭州洲际酒店召开。本次大会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国科学院电工研究所储能技术组和中国储能网联合承办。
大会以"共创储能新价值,共建市场新格局"为主题,聚焦新型储能安全持续发展,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续政策机制、资本市场、新型储能系统集成技术、供应链体系、商业模式、标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的913家产业链企业,3317位嘉宾参加了本届大会,其中154家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。
大会组委会邀请浙江大学能源工程学院教授肖刚做《双碳目标下太阳能高温储热发电技术研究与应用展望》主题报告。以下为发言主要内容:
肖刚:谢谢主持人!感谢各位专家给我们这次机会,向大家介绍一下相关的工作。
未来核心的能源发展大战略,刚才李军主任已经讲的非常透彻了,在这样大的战略下,我们需要构建以新能源为主体的新型电力系统,在这个过程中,一定会碰到种种问题,对于整个的新能源来说应该是一个非常好的机遇期。在这个机遇期,有些方面可能布局的比较早,已经度过了比较艰难的爬坡期,有些现在还处于新兴的发展状态。对于光伏和风电来说,它是准备的比较好的,相对来说,发展比较充分,这也是我们国家为什么有信心构建以新能源为主体的新型电力系统的主要依据之一。
光伏和风电这些年发展得非常快,近十年增长率超过20%。习总书记在联合国大会上提出,我国2030年光伏和风电的装机要达到12亿千瓦。这是和我国现在煤电装机基本上相当。根据我国资源禀赋和经济发展的特点,西电东送特别重要,这就需要特高压。我国特高压起步比较早,这些年来已经投资了大概六千多亿,建立了25条相应的路线,在“十四五”期间还会部署和建设30多条。
这里有一个我国特高压发展的规划图,大家很容易体会到我国电力网络的大格局。在这样的布局下,我们希望2050年的时候,新能源发电能够增加到50亿千瓦以上。这么大的光伏和风电装机规模,电力系统会碰到一些新的问题和挑战。刚才各位专家也都介绍了,这是风电、光伏的波动性。
电力系统是一个实时平衡的系统。在这个平衡的系统里,用户侧并不是完全可控的,它也有一些波动,比如说早高峰和晚高峰等。发电侧如果波动很大,电力系统平衡的挑战就比较大。如何在满足用户侧需求时,平抑光伏和风电的波动呢?这里有一个清华大学的研究报告,他们把青海作为案例进行分析,将各种各样的能源与电力需求统一起来考虑,在发电侧与用户侧对接时会有很多的牙齿缝,不容易完全匹配,怎么办?青海有一个很好的资源,太阳能资源,一方面可以做光伏发电,另一方面又可以做光热发电。光热发电一个很好的好处,就是它天生带有储能的功能,正好能够把这个牙齿缝填起来,这就产生的一个新的运行方案。
对于风光资源特别好的地方,国家提出了一个能源大基地的概念。对于这个概念,我们通常叫做新能源一体化项目,或者说风光大基地项目。这在国外也有类似的案例。比如说,在迪拜,我国企业在那里建了一个700MW+250MW的光热光伏,在南非也有一个项目,是100+171MW光热光伏。在迪拜中,光伏的电价大概控制在2.4美分/度;光热发电,由于它自带储能,可以为波动性电源调峰,它的平均电价是7.3美分/度。这是为什么呢?因为它具有储能功能的电源,不仅仅是供电,还能维持整个发电侧和电网侧系统的安全和平稳。南非这个项目也是,它在调峰的时段,光热的价格大概比基础电价高2.7倍。可惜,我们国家现在还没有明确的政策,这是一个遗憾,但是我们在接下来做的过程中是一直希望能够把价值体现出来。
我国现有的煤电装机能够为光伏和风电提供支撑的能力是有限的。随着风电和光伏装机容量的不断增加,面临的挑战是越来越大。
为此,国家为了使整个光伏和风电保持可持续的健康发展,出台了一些相应的政策,我们叫做打捆方式。建设带有大规模储能的风光大基地。风光大基地里需要各种各样的储能技术,刚才说的我们这些储能技术都可以在这个舞台上大显身手。结合了大规模储热的太阳能光热发电就是其中最具发展潜力的技术之一。光热发电技术,首先是将太阳光聚焦起来,一部分直接转化为热,直接用于发电,另一部分先储热,等需要是再去发电,响应调峰需求。在国家很多政策里,都在大力倡导和支持含有规模化储热的光热发电,并希望推进风光一体化项目的发展,希望从源头就把波动性的可再生能源发电变得更加友好。
风电和光伏的变化是比较快的,大约是秒级的。浙江大学在杭州临安有一个兆瓦级的示范基地,这个基地里就大概建了几百千瓦的光伏和一百千瓦的光热,还有储电,比如说铅电池、锂电池以及其他电池,还有规模化的储热。接下来,我们希望能够建一个综合性储能发电系统,也是针对风光大基地的相关需求,发展多种储能技术互补的形式,进一步提高波动性可再生能源大基地的稳定性。在这个机制里,我们根据已有的动力学做了相应的分析,一方面要确保自己能够平稳发电上网,另一方面,如果有调节余量,帮助其他不稳定的电源一起平稳,使整个大基地的储能成本最低。当采用布雷顿循环和电池相匹配的时候,可以使整个的储能,成本能够降低3/4。当然,这是一个比较理想的场景,但是至少表明了它的巨大潜力。
如果将燃气轮机换成了超临界二氧化碳布雷顿循环呢?效果会更加突出!因为超临界二氧化碳循环发电的调节速率和我们燃气轮机差不多,效率要更高,发展潜力非常大。美国能源局有一个目标,就是在2030年将太阳能热发电每千瓦时的成本大概降低到5美分左右。
对于超临界二氧化碳布雷顿循环,它的循环工质温度需要达到600-700度以上,这就需要800度以上的储能。对于800度以上的储能,现在国际上研究还不多,浙江大学在上面还是做了不少相关的工作,这是我们开发的热化学储热材料,主要是采用一些矿石原料,成本相对较低。热化学储能是一个什么概念呢?比如说氧化铜,在高温下就会还原成氧化亚铜,这时候它的能量就被化学能储存下来。同时,如果我们需要取热的时候,通气进去,空气中的氧气就会与氧化亚铜反应,生成氧化铜,再把热量放出来。
我们这个材料也是经过了一些考验,在我们的配方里,大概是做了一千次循环,整个转换率有大概98.5%,我们预计可以达到万次。一般来说一天一个循环,它就可以用好几十年,我们是希望一天多用几次最好,循环越多,回收的周期就越短。现在看来还是非常有前景,能够将相应的技术串起来,把这个技术路线打通。
这是我们在杭州临安建的兆瓦级的试验平台照片,右边是超临界二氧化碳的循环系统,这是我们整个相应的工作,分成几个窗口,有不同的功能。
面对现在这样的市场,我们觉得应该是储能技术百花齐放的时候,各种各样的技术都需要登场竞争。我们初步估计新型电力系统的储能大概有上百万亿人民币的市场潜力。所以,大家的机会都很多,希望大家一起努力,将这个市场潜力挖掘出来!
这是我的一点工作体会,请大家多多批评指导!
谢谢大家!