能源是人類(lèi)社會(huì )賴(lài)以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。儲能技術(shù)在促進(jìn)能源生產(chǎn)消費、開(kāi)放共享、靈活交易、協(xié)同發(fā)展,推動(dòng)能源革命和能源新業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用,是新能源與可再生能源發(fā)展的核心支撐,儲能技術(shù)的創(chuàng )新突破將成為帶動(dòng)全球能源格局革命性、顛覆性調整的重要引領(lǐng)技術(shù)。
行業(yè)定義
儲能指通過(guò)某種介質(zhì)將能量存儲起來(lái),在需要時(shí)釋放出來(lái)的過(guò)程。根據存儲介質(zhì)不同,儲能可分為電儲能、熱儲能、氫儲能。在眾多儲能技術(shù)中,熱儲能是最具應用前景的規模儲能技術(shù)之一。
熱儲能技術(shù)是以?xún)岵牧蠟槊浇?,將太?yáng)能光熱、地熱、工業(yè)余熱、低品位廢熱等或者將電能轉換為熱能儲存起來(lái),在需要的時(shí)候釋放,以解決由于時(shí)間、空間或強度上的熱能供給與需求間不匹配所帶來(lái)的問(wèn)題,最大限度地提高整個(gè)系統的能源利用率。
熱儲能相比于傳統電化學(xué)儲能、工業(yè)電氣儲能等其他儲能技術(shù)路線(xiàn),在儲能密度、裝機規模、使用壽命、成本技術(shù)等方面具有明顯優(yōu)勢;
相較于壓縮空氣儲能和抽水蓄能這兩種機械儲能技術(shù),熱儲能技術(shù)具有占地面積小、成本低、不受面積影響、儲能密度高、對環(huán)境影響小、環(huán)境條件寬泛等諸多優(yōu)勢;
熱儲能技術(shù)作為一種能量高密度化、轉換高效化、應用成本最小化的大容量、大規?;瘍δ芊绞?,將在構建清潔低碳安全高效的能源體系、構建以新能源為主體的新型電力系統、保障電力系統安全穩定運行等方面發(fā)揮至關(guān)重要作用。
熱儲能技術(shù)特點(diǎn):
A.儲能容量大、配置靈活、無(wú)特殊環(huán)境要求;
B.具有規?;ㄔO及運營(yíng)成本的優(yōu)勢,具有明顯的規模效應;
C.可根據用戶(hù)需要,實(shí)現多種能源品位冷、熱、電、汽聯(lián)供;
D.可對區域電網(wǎng)實(shí)現削峰填谷、雙向調節、消納間歇性新能源(風(fēng)電、光伏等)裝機出力,是電網(wǎng)平衡峰谷差的最佳解決方案;
E.循環(huán)次數大、壽命長(cháng),且儲能電站的雙向調節功能不會(huì )伴隨長(cháng)時(shí)間儲熱循環(huán)而導致效率降低;
F.儲放過(guò)程無(wú)化學(xué)反應,技術(shù)參數及過(guò)程可控,系統安全性高。
發(fā)展現狀
熱儲能技術(shù)可應用于電源側、電網(wǎng)側、用戶(hù)側。
電網(wǎng)側:現階段電力系統呈現高比例可再生能源、高比例電力電子設備的“雙高”特征,調頻、調壓能力不足,系統轉動(dòng)慣量持續下降,對電網(wǎng)能耗輸出提出嚴峻挑戰,熱儲能發(fā)電通過(guò)汽輪發(fā)電機組的轉動(dòng)可以有效實(shí)現調頻輸出電力,達到穩定供電的目的。
用戶(hù)側:熱儲能技術(shù)可應用于用戶(hù)冷、熱、電綜合能源服務(wù)、海水淡化等場(chǎng)合;在熱能直接利用中,儲熱技術(shù)擁有比儲電技術(shù)更高的能量利用效率。儲熱技術(shù)還包括儲存和利用低于環(huán)境溫度的熱能,即蓄冷技術(shù)在冷鏈相關(guān)領(lǐng)域已有成熟應用,市場(chǎng)規模亦在持續擴大。
電源側:在火電廠(chǎng)生產(chǎn)輸出當中,熱儲能發(fā)電技術(shù)改變機組負荷運行時(shí)出現的過(guò)剩蒸汽熱能轉化為儲熱,通過(guò)介質(zhì)存儲起來(lái),當需要時(shí)將熱能釋放,既能增加供電機組高峰深度,也能增加電機組高峰負荷能力,投資和運行成本大幅下降的同時(shí)降低化石能源產(chǎn)熱的碳排放量。
發(fā)展趨勢
(一)國際發(fā)展趨勢
世界上先進(jìn)國家對熱儲能及其發(fā)電技術(shù)開(kāi)展了多方面研究和投資。高溫熱儲能及發(fā)電技術(shù)在歐洲、美洲、非洲、中東地區已經(jīng)獲得較為廣泛的商業(yè)化應用,截至2021年底,全球光熱發(fā)電站的裝機容量約為6.6GW,2021財年美國能源部資助了20余項光熱發(fā)電研究項目,美國能源部規劃預計2030年12小時(shí)儲能光熱發(fā)電成本目標是5美分/KW?h,可見(jiàn)光熱儲能發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在發(fā)達國家很受重視。
(二)我國發(fā)展趨勢
近年來(lái),我國熱儲能規模增長(cháng)迅速。 2018年,我國已投熱儲能項目的裝機規模為1.07GW。 2019年,我國已投熱儲能項目累計裝機規模32.4GW。 2020年,在內蒙古烏拉特中旗建成100MW導熱油槽式光熱電站,配置10h熔鹽儲熱系統,該項目累積上網(wǎng)電量2.05億KW?h,占全國同時(shí)段光熱發(fā)電總量的30.48%。 2021年,熱儲能發(fā)電已有3座實(shí)驗電站、9座商業(yè)化電站建成并網(wǎng)發(fā)電,總裝機容量達521MW。
國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達峰行動(dòng)方案》里“十四五”期間,產(chǎn)業(yè)結構和能源結構調整優(yōu)化取得明顯進(jìn)展,重點(diǎn)行業(yè)能源利用效率大幅提升,煤炭消費增長(cháng)得到嚴格控制,新型電力系統加快構建,綠色低碳技術(shù)研發(fā)和推廣應用取得新進(jìn)展,綠色生產(chǎn)生活方式得到普遍推行,有利于綠色低碳循環(huán)發(fā)展的政策體系進(jìn)一步完善。
目標在“十五五”期間實(shí)現,產(chǎn)業(yè)結構調整取得重大進(jìn)展,清潔低碳安全高效的能源體系初步建立,重點(diǎn)領(lǐng)域低碳發(fā)展模式基本形成,重點(diǎn)耗能行業(yè)能源利用效率達到國際先進(jìn)水平,非化石能源消費比重進(jìn)一步提高,煤炭消費逐步減少,綠色低碳技術(shù)取得關(guān)鍵突破,綠色生活方式成為公眾自覺(jué)選擇,綠色低碳循環(huán)發(fā)展政策體系基本健全。到2030年,非化石能源消費比重達到25%左右,單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上,順利實(shí)現2030年前碳達峰目標。
結語(yǔ)
熱儲能系統在冷、熱、電綜合能源利用方面效率高,在儲熱容量、規?;ㄔO及運營(yíng)成本、運行壽命、安全性、發(fā)電功率等方面具有突出優(yōu)勢,特別是對消納間歇性新能源(風(fēng)電、光伏等)裝機出力,在構建以新能源為主體的新型電力系統、保障電力系統安全穩定運行等方面發(fā)揮重要作用,是未來(lái)規模儲能的中堅力量,具有廣闊的發(fā)展前景,在能源革命中發(fā)揮著(zhù)重要作用。
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