赵天寿:液流电池是理想长时储能技术

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9月10日,由山西省能源局、中国能源报、中国大唐集团联合主办的“2024新能源与电力市场创新发展大会暨第十四届全球新能源企业500强论坛”在山西太原召开。中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长赵天寿围绕“突破长时储能技术,推动新能源高质量发展”作主旨演讲。


以下为发言内容整理


目前我国能源结构中太阳能和风能占比约5%,想要真正实现2060年碳中和目标,太阳能和风能占比需要达到60%以上。整体而言,挑战很大。太阳能、风能具有间歇性,不稳定、不可控等特点,需要储能技术作为支撑。


长时储能是储能技术的重要发展方向,其在发电侧、电网侧以及用户侧均可发挥重要作用。在电源侧,当前政策要求,可再生能源并网需配置2—4小时储能,但随着风光电占比到达一定高度,特别是成为电力系统主导电源时,为了避免供电中断,理想储能时长应覆盖风光间歇周期——超过10小时,以保证电力安全供应;在电网侧,为风光电外送,我国已建成多条跨区域输电通道,但因发电侧功率波动、供需不匹配等原因,跨区域输电功率存在低谷期(大于6小时),需要储能时长超过低谷期的技术,以削峰填谷,提高电网利用率及输电能力;在用户侧,长时储能的主要作用是降低用电成本,工商业低谷与峰段时长通常超过6小时,工商业用户为降低用电成本需要配置超过6小时的储能项目。


理想储能技术应满足3大要求:安全可靠、经济可行、资源可及。安全是储能系统最基本的要求,经济可行才能让储能技术被社会接受。同时,在不受到太多自然条件、地理环境等因素局限的情况下,建设储能项目,才能实现规模化应用。


当前市场中抽水蓄能、压缩空气储能、锂电储能三大储能技术装机快速增长,抽水蓄能的能量载体是可流动的水,时长灵活,效率高、寿命长,能量和功率解耦,但技术受地域限制和气候影响;压缩空气的能量载体是空气,也可以流动,其储能时长取决于储气空间的大小,容量和功率解耦,但转换效率较低,同样受地域条件限制;锂离子电池能量密度高、能量转换效率高,但其能量载体为固态,不可流动,其容量和功率强相关,电站扩容时功率发生变化会进而带来其他安全问题和成本变化。


流体电池储能体系,如燃料电池、液流电池等,能量载体可流动,能量与功率解耦,具有储能时长灵活、扩容容易且选址方便特点,是理想的长时储能技术。


作为流体电池中的一种,液流电池水系电解液具有本征安全,时长与规模配置灵活等优势,适用于电源侧、电网侧、用户侧,也可布置在建筑内。过去十几年,我国液流电池产业发展迅速,其中全钒液流电池市场成熟度最高,但也面临着成本瓶颈。行业一直致力于提高电流密度和电解液利用率,我们通过电化学和工程热物理两个学科交叉的方法,使关键部件以及系统设计有所突破,新型液流电池电堆额定电流密度达400mA/cm²,有效降低全生命周期度电成本。


整体而言,实现“双碳”目标需要大规模、高安全,不同时长的储能技术。新型液流电池技术突破性能瓶颈,实现技术成本下降,为液流电池产业快速发展奠定了基础。 


文丨本报记者 卢奇秀/整理