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关注 | 新能源行业分析之:未来热储能系统更具有广阔的发展前景
发布:时间:2022-10-10 14:42:10
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能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。储能技术在促进能源生产消费、开放共享、灵活交易、协同发展,推动能源革命和能源新业态发展方面发挥着至关重要的作用,是新能源与可再生能源发展的核心支撑,储能技术的创新突破将成为带动全球能源格局革命性、颠覆性调整的重要引领技术。


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行业定义

储能指通过某种介质将能量存储起来,在需要时释放出来的过程。根据存储介质不同,储能可分为电储能、热储能、氢储能。在众多储能技术中,热储能是最具应用前景的规模储能技术之一。


热储能技术是以储热材料为媒介,将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等或者将电能转换为热能储存起来,在需要的时候释放,以解决由于时间、空间或强度上的热能供给与需求间不匹配所带来的问题,最大限度地提高整个系统的能源利用率。


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热储能相比于传统电化学储能、工业电气储能等其他储能技术路线,在储能密度、装机规模、使用寿命、成本技术等方面具有明显优势;


相较于压缩空气储能和抽水蓄能这两种机械储能技术,热储能技术具有占地面积小、成本低、不受面积影响、储能密度高、对环境影响小、环境条件宽泛等诸多优势;


热储能技术作为一种能量高密度化、转换高效化、应用成本最小化的大容量、大规模化储能方式,将在构建清洁低碳安全高效的能源体系、构建以新能源为主体的新型电力系统、保障电力系统安全稳定运行等方面发挥至关重要作用。


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热储能技术特点:

A.储能容量大、配置灵活、无特殊环境要求;


B.具有规模化建设及运营成本的优势,具有明显的规模效应;


C.可根据用户需要,实现多种能源品位冷、热、电、汽联供;


D.可对区域电网实现削峰填谷、双向调节、消纳间歇性新能源(风电、光伏等)装机出力,是电网平衡峰谷差的最佳解决方案;


E.循环次数大、寿命长,且储能电站的双向调节功能不会伴随长时间储热循环而导致效率降低;


F.储放过程无化学反应,技术参数及过程可控,系统安全性高。


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发展现状

热储能技术可应用于电源侧、电网侧、用户侧。

电网侧:现阶段电力系统呈现高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征,调频、调压能力不足,系统转动惯量持续下降,对电网能耗输出提出严峻挑战,热储能发电通过汽轮发电机组的转动可以有效实现调频输出电力,达到稳定供电的目的。


用户侧:热储能技术可应用于用户冷、热、电综合能源服务、海水淡化等场合;在热能直接利用中,储热技术拥有比储电技术更高的能量利用效率。储热技术还包括储存和利用低于环境温度的热能,即蓄冷技术在冷链相关领域已有成熟应用,市场规模亦在持续扩大。


电源侧:在火电厂生产输出当中,热储能发电技术改变机组负荷运行时出现的过剩蒸汽热能转化为储热,通过介质存储起来,当需要时将热能释放,既能增加供电机组高峰深度,也能增加电机组高峰负荷能力,投资和运行成本大幅下降的同时降低化石能源产热的碳排放量。


发展趋势

(一)国际发展趋势

世界上先进国家对热储能及其发电技术开展了多方面研究和投资。高温热储能及发电技术在欧洲、美洲、非洲、中东地区已经获得较为广泛的商业化应用,截至2021年底,全球光热发电站的装机容量约为6.6GW,2021财年美国能源部资助了20余项光热发电研究项目,美国能源部规划预计2030年12小时储能光热发电成本目标是5美分/KW•h,可见光热储能发电技术和产业在发达国家很受重视。


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(二)我国发展趋势

近年来,我国热储能规模增长迅速。


2018年,我国已投热储能项目的装机规模为1.07GW。


2019年,我国已投热储能项目累计装机规模32.4GW。


2020年,在内蒙古乌拉特中旗建成100MW导热油槽式光热电站,配置10h熔盐储热系统,该项目累积上网电量2.05亿KW•h,占全国同时段光热发电总量的30.48%。


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2021年,热储能发电已有3座实验电站、9座商业化电站建成并网发电,总装机容量达521MW。

国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》里“十四五”期间,产业结构和能源结构调整优化取得明显进展,重点行业能源利用效率大幅提升,煤炭消费增长得到严格控制,新型电力系统加快构建,绿色低碳技术研发和推广应用取得新进展,绿色生产生活方式得到普遍推行,有利于绿色低碳循环发展的政策体系进一步完善。


目标在“十五五”期间实现,产业结构调整取得重大进展,清洁低碳安全高效的能源体系初步建立,重点领域低碳发展模式基本形成,重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平,非化石能源消费比重进一步提高,煤炭消费逐步减少,绿色低碳技术取得关键突破,绿色生活方式成为公众自觉选择,绿色低碳循环发展政策体系基本健全。到2030年,非化石能源消费比重达到25%左右,单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上,顺利实现2030年前碳达峰目标。


结语

热储能系统在冷、热、电综合能源利用方面效率高,在储热容量、规模化建设及运营成本、运行寿命、安全性、发电功率等方面具有突出优势,特别是对消纳间歇性新能源(风电、光伏等)装机出力,在构建以新能源为主体的新型电力系统、保障电力系统安全稳定运行等方面发挥重要作用,是未来规模储能的中坚力量,具有广阔的发展前景,在能源革命中发挥着重要作用。


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