能源安全视角下电化学储能的发展思考.doc
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1、能源安全视角下电化学储能的发展思考在我国2005年的可再生能源产业发展指导目录中,第一次规定了“电网企业应发展和应用智能电网、储能技术”。十二五、十三五时期,我国现代能源体系不断发展,能源结构调整,储能体系战略地位提高,储能产业迎来了发展窗口期,尤其是随着新能源汽车产业的发展,电化学储能迎来了新的发展机遇。然而我们也清晰的看到,全球储能电站事故频发,储能产业也面临很多挑战。我国能源发展的趋势能源是国家安全与经济发展的根本物质保障,对国家政治和经济有着重要的推动和塑造作用。能源安全关系着国家经济安全和对外战略,也影响能源地缘政治和国际能源市场。一、全球能源安全现状2020年以来,新冠肺炎疫情肆虐
2、,全球经济受到冲击,中美贸易战升级,能源产业面临诸多挑战。首先,国际政治和经济局势动荡,能源供需格局变化较大,国际石油价格剧烈波动,对能源安全产生较大影响。一些国家正积极调整能源结构,规避能源发展给能源安全带来的不确定性和风险。其次,技术革新引起新一轮工业革命,某些国家通过能源技术创新,意图引领能源产业革命,满足其自身能源需求及消费方式的更新迭代。我国尽管在储能、智能电网、节能电池领域的技术创新势头迅猛,但一些关键核心技术仍存在“卡脖子”的情况,影响了我国能源产业的长远发展。第三,多国“碳中和”目标确定,低碳化调整倒逼能源转型,“可再生能源+储能”已成为实现碳中和的重要路径,也反过来促进了储能
3、产业加速发展。第四,全球气候剧变,一方面高温严寒导致能源需求增量,另一方面降雨带的北移对根据历史气候特征布局的全球风电和水电设施构成挑战,少风缺水将影响全球能源供给。我国澜沧江和金沙江上游今年降雨量偏低、来水较少,导致四川、云南和湖北的水电供给明显减少,2021年8月水电产量分别同比下滑6.9%、2.8%和15.9%。二、我国能源产业发展趋势2020年9月22日,习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。“十四五规划”中明确了到2030年,我国非化石能源占一次
4、能源消费比重将达到25%左右,并且要大力发展可再生能源,优化能源供需结构,建立新型电力系统,努力实现新时代的能源安全。面对全球能源产业变革,新冠疫情的冲击和“双循环”经济格局构建等挑战和机遇,我国能源行业进入关键发展阶段。首先,将积极推进绿色低碳转型,深化落实“四个革命、一个合作”的能源安全新战略,构建现代能源体系,提高能源效率。其次,积极调整能源供给和消费结构,平衡国内市场与国际市场的关系,保障能源安全。第三,加强技术创新投入,对能源重点领域关键技术卡脖子问题抓紧攻关。第四,建立能源储备机制,平抑能源市场波动。尤其是对外依存度较高影响能源安全的领域,积极研究并部署储备和调峰能力建设。第五,面
5、对可再生能源发电对新型电力系统的构建存在较大挑战,研究“可再生能源+储能”模式需要的技术、人才及宏观政策并提前部署。发展电化学储能的必要性2021年3月,习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议,对推动碳达峰、碳中和作出全面动员和系统部署,并明确指出要着力构建以新能源为主体的新型电力系统,将形成源网荷储一体化的新形态,电化学储能将在新型电力系统中发挥重要作用。一、电化学储能的范畴和特点储能技术是指利用大容量且能实现快速充放电的储能设施装置或物理介质将能量存储起来的技术,主要有物理储能、电化学储能、储热和储氢、电磁储能等。其中,电化学储能是利用化学反应直接转化电能的装置,是以锂离子电池、钠硫
6、电池、液流电池为主的电化学储能技术。电化学储能在智能电网、能源互联网中的应用贯穿整个电力系统,在发电、输电、用电等环节均有应用领域。二、电化学储能发挥的重要作用1.促进“3060目标”实现随着全球各主要国家陆续宣布实现碳中和目标时间节点,太阳能、风能等可再生能源将实现全面发展。但这类可再生能源,受地理环境影响较大,在时空上具有间歇性和分布不均的特点,如直接并网运行将对电网产生较大冲击。而储能系统作为能量存储和转化设备,成为支撑能源革命的关键技术。“3060目标”是我国新时期高质量发展的关键目标,国家发展改革委、国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见明确了,到2025年实现新型储能从商业化
7、初期向规模化发展转变,装机规模达3000万千瓦以上。到2030年,实现新型储能全面市场化发展。新型储能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用,也是打通新型电力系统产业链的关键要素。2.实现电力供需平衡可再生能源高比例接入电网后,增加了电网调峰、调频的压力。储能的加入,可以保持电网高效安全运行和电力供需平衡。一方面,在大规模可再生能源发电环节,储能系统有利于削峰填谷,使不稳定电力平滑输出;第二方面储能可替代部分昂贵的调峰机组,实现调峰的功能,提高系统效率。第三方面在输配电环节,储能系统能起到调峰和提高电网性能的作用,可以增强电网的抗冲击能力,提高调解幅度,更好地实现供需平衡。3.实现电力系
8、统调节随着大规模可再生能源电站的持续建设,电力系统的负荷波动不断变大,对调节能力的需求也随之增强。有效利用储能系统,一方面,可将风电和光伏发电的电力出力波动由12%30%降至3%,与火电出力波动无异。另一方面,大规模储能系统可以成为解决风电和光伏发电的并网与消纳问题的钥匙。三、电化学储能在电力侧应用广泛在电力系统中,电化学储能的应用场景可以分为电源侧、电网侧和用户侧。在电源侧,电化学储能技术的运用可以实现根据电力需求的特点、市场价格等因素调节可再生能源电厂出力,减少“弃风、弃光”现象,同时还可以调节可再生能源发电的波动,改善电能质量;在电网侧,电化学储能技术的运用可以达到削峰填谷、平衡供需的作
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