无“储”不在！下一个风口，是“长时储能”？
发布日期：2024/4/24
近年来，长时储能呈现出爆发性的发展态势，玩家越来越多。据储能知识库统计，2023年至今，长时储能赛道新增玩家约40家，包括新设立企业和既有企业新涉入长时储能业务两种类型（不完全统计）。
01. 概述
长时储能是在普通储能系统的基础上，可实现跨天、跨月，乃至跨季节充放电循环的储能系统，但目前国内外对于长时储能的充放电时长暂未达成统一标准，一般将持续放电4小时以上的称作长时储能。
长时储能技术种类较多，包括抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池储能、储热蓄冷、储氢等这些技术为可再生能源的大规模利用提供强有力的支撑。
■ 长时储能不同技术路线对比
02. 压缩空气储能技术
压缩空气储能技术的基本原理是在非用电高峰期利用多余的电能来压缩空气，并将压缩空气储存在储气设备中。在用电高峰期，释放高压空气来推动发电机发电，从而实现电网的削峰填谷，提高电网的稳定性和可靠性。
压缩空气储能可以通过气态、液态和超临界态等形式进行储存。它具有高度的安全性，空气具有很强的扩散能力，不具有可燃性，因此无爆炸和燃烧风险。
目前，压缩空气储能在规模、效率、成本和使用寿命等方面已经能够与其他物理储能技术（如抽水蓄能）相媲美。在缺水地区，例如西北地区和北京等地，压缩空气储能可以作为替代抽水蓄能的解决方案，充分利用其优势来应对能源储存和调度的需求。
■ 压缩空气储能技术
目前，国际上德国和美国已经有商业化的传统压缩空气储能电站，但存在依赖化石燃料、效率低、能量密度低等缺点。
近年来，中国积极发展压缩空气储能技术，已建成多个示范项目，2022 年，中国科学院工程热物理研究所储能研发团队在河北张家口市张北县建设了国际首套100MW新型压缩空气储能系统并实现并网发电，系统效率达70.2%，在国际上处于领先地位。
03. 液流电池储能
液流电池通过电解液内离子价态变化产生的能量差实现电能存储和释放，可实现电化学反应与能量储存场所的分离，使得电池功率与储能容量设计相对独立，适合大规模蓄电储能需求。
液流电池具有储能规模大、安全性高、效率高、寿命长、生命周期的性价比高等特点。
目前主要的液流电池包括全钒液流电池、锌基液流电池、铁铬液流电池，其中全钒液流电池是技术成熟度最高，商业化进程最快，度电成本最低的技术路线，其余类型的液流电池还有待进一步的技术突破。
国内在全钒液流电池领域也已建成多个示范项目，2022年中国科学院大连化学物理研究所提供技术支撑的迄今全球功率最大、容量最大的百兆瓦级液流电池储能调峰电站正式并网发电。
该项目是国家能源局批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目，本次并网的是该电站的一期工程，规模100兆瓦(MW)/400兆瓦时(MWh)。
全钒液流电池成本主要来自电堆和电解液，受到隔膜等电堆材料及钒价格的影响，目前全钒液流电池的市场规模较小，其初装成本仍然较高，而随着技术进步和规模化发展，未来全钒液流电池的成本仍有下降空间。
尽管全钒液流电池一次性投入成本较高，未来或可通过租赁电解液建立新的商业模式，从而降低投入成本。
04. 锂电池储能
为了适应储能应用需求，中国开始自主研发大容量电力储能专用电池，探索出了锂浆料电池，降低了电池制造成本。在锂浆料电池的基础上，进一步发展出半开放锂浆储能专用电池。
半开放锂浆储能专用电池主要适用于光伏发电，储能时长可达4小时以上。工作原理与锂电池类似，但具备三个优势。一是安全性更高。半开放意味着有管路跟大容量电芯直接连接，一旦电池如果出现故障可以直接往电芯内部注入安全剂，达到电芯内部的本质安全。
而锂电的安全性控制只能喷淋到模组级别，到不了电芯内部。二是可以对电池进行修补，而锂电池不能修补。三是易于回收。可以直接用高压水枪把极片整体冲洗，通过锂补充修复受损晶格。
05. 氢储能
氢能在中国能源转型的地位逐渐凸显，在难以深度脱碳的领域发挥重要作用，此外，氢能具有较高的能量密度，也可以作为一种储能的方式，与传统的电池储能技术相比，氢气储能可以实现更大规模的能量储存，对于电力系统调峰、应对突发能源需求等需要大规模能源储备的场景具有重要意义。
氢气可以实现较长时间的储存，也能通过管道、船舶等方式进行长距离运输，满足不同地区的能源需求。然而，氢气也具有易燃易爆易扩散的特征，传统高压气态氢气储运模式氢气储运量低，高压下存在安全隐患，卸载环节因压差导致氢气残余，运输效率较低，难以满足氢能行业的发展需求。
而固态储氢可以提高体积储氢密度、在常温常压下储存安全性好、可长距离运输、实现跨季节储存等优点，逐渐受到关注。固态储氢是指利用材料对氢气的物理吸附和化学吸附作用将氢气存储在固体材料中。
根据固态储氢材料不同可分为物理吸附储氢材料和化学吸附储氢材料。目前，化学吸附储氢材料中金属氢化物最为成熟，如镁基固态储技术。
来源：储能知识库 作者：品茶煮酒
