


长时储能通常是指超过4小时的储能技术。这种系统可以连续跨越一天、一个月,甚至一个季节进行充放电循环。目前,长时储能可以利用抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池、重力储能、熔盐储热等多种技术来实现。
长期储能的益处(一):提高新能源的利用效率
随着可再生能源发电比例的提高,需要更长时间的储能。可再生能源发电具有间歇性特点,主要发电时段与高峰用电时段不同,因此存在供需差异。美国加州独立系统运营商(CAISO)在评估加州的电力生产和需求时发现,随着光伏装机容量的逐年增加,一日净负荷的波动性越来越大,这种大幅波动会对电网基础设施造成损害。
因此,随着可再生能源渗透率的增加,对平衡电力系统的负担也在增加,长时储能可以在更长的时间范围内调节新能源发电的波动,避免电网拥堵,并提高清洁能源的消纳能力。
长时储能优势(二):为电网提供灵活性
长时间储能具有调频优势。随着新能源比例的逐步提高,用户负荷、风力发电、光伏发电等不确定性导致电力系统净负荷波动增加。传统火电机组由于爬坡限制和机组启停限制,难以快速并长期跟踪负荷需求,而长时间储能系统既具备储能系统快速响应特点,又具备长期输出能力,有望成为调频的主要解决方案。
长时储能优势(三):峰谷套利空间更大
山谷套利是工商业储能的一个利润模式。在用电需求低谷时,可以利用较低的电价将储能电池充电;而在用电需求高峰时,储能电池可以向负荷供电,实现用电高峰期的平衡,从而获取利润。
根据目前各省区的电价机制,用电高峰期通常持续时间较长,超过4小时。相比于短时储能系统,长时储能系统更能有效地实现电力平衡,将可再生能源发电系统产生的电力转移到用电高峰期,以平衡电力系统,实现电力的规模化储存。
长时储能主要技术分类及市场分析
长时储能的技术分类
长时储能技术可以分为机械储能、化学储能、热储能以及氢储能四大主线。机械储能包括压缩空气、抽水储能、重力储能;电化学储能根据材料不同分为锂离子电池、钠电池、铅蓄(碳)电池和液流电池储能;热储能主要为熔盐储能。其中,抽水储能和锂离子电池储能发展较为领先。各储能技术路线对比:抽水蓄能和压缩空气储能具备大规模运行的能力;氢储能前景广阔,有较大降本空间;电池储能的设备协调能力较强,因此有较大的耦合潜力。
抽水储能:发展前景广阔,仍然是当前最主要的长时储能模式
截至2022年,我国抽水储能总装机规模已达到4579万千瓦,相比2012年底增长了2.2倍以上,位居全球首位。中国抽水储能行业市场规模不断扩大,预计2021年达到263亿元,预计到2026年将达到499.8亿元。2022年,我国共投产了28台抽水储能机组,总装机容量达到880万千瓦。根据中国电力企业联合会的统计和数据中心的预测,到2023年,抽水储能的总装机规模将超过5000万千瓦。自"十四五"规划实施至2023年2月16日,国内已经批准了67个抽水储能电站项目,总装机容量达到9219.1万千瓦,项目投资金额约为6116亿元。根据《抽水储能中长期发展规划》,到2030年,我国预计将投产约1.2亿千瓦的抽水储能项目,到2035年,我国的抽水储能总装机规模将达到3亿千瓦,储能资源充足。
压缩空气储能:储能装机规模迅速扩张,产业化速度开始加快
压缩空气储能行业正在经历快速增长阶段,产业化进程也在加快。据统计,2021年全国累计装机规模达到182.5MW,市场规模达到12.8亿元,预计2022年市场规模将达到18.4亿元。目前已有20个压缩空气储能示范项目签约,预计公开的储能规模将达到7.98GW。未来,压缩空气储能市场有望继续保持快速增长。尽管在储能市场中的渗透率仍然较低,不到1%,但压缩空气储能具有规模大、寿命长、建设周期短、站址布局相对灵活等优势。因此,它有望成为抽水蓄能在大规模储能电站领域的重要补充。随着渗透率的提升以及整体储能市场规模的扩张,压缩空气储能行业规模也将不断增长。
重力储能:高行业壁垒,部分龙头率先进入商用阶段
未来,中游储能系统集成商将成为产业链的核心角色。在产业链的上游,主要是负责建设原材料(如水泥、金属、钢铁等)和装备的企业;而中游则是专注于储能系统集成的企业;下游的应用领域涵盖发电侧、电网侧以及用户侧。目前,重力储能行业还未完全进入商业化阶段,这是因为资本壁垒和技术壁垒都相对较高。
钠离子电池:加速产业化,成本降低后将迎来快速发展
目前,中国的钠离子电池市场规模尚有限,但有望在未来持续增长。根据EVTank的数据,预计到2022年,我国的钠离子电池装机量将约为2GWh。然而,随着宁德时代、湖南立方、海四达等企业逐步推进钠离子电池项目,预计到2025年底,我国的钠离子电池总规划产能将达到275.8GWh。同时,全球范围内钠离子电池产业正逐渐向商业化领域转型,规模不断扩大,市场份额也在增加。然而,要实现大规模商业化仍然需要完善产业链和降低成本。由于钠离子电池产业链的培育和实现低成本水平仍需要较长时间,大规模的产业化应用预计要等到2025年之后。
氢储能:消纳优势与规模经济显著,系统效率及成本有待降低
氢储能与其他储能方式相比,在能量、时间和空间方面具有明显优势,可以在长时间储能中发挥重要作用。在电力需求低谷期,可以利用低谷期富余的新能源电能进行电解水制氢,并将氢储存起来或供应给下游产业使用;在电力需求高峰期,储存的氢能可以通过燃料电池发电,并接入公共电网。
熔盐储热:安全持久但经济性与能量转换效率受限
熔盐储热是一种热储能技术,具有较大的装机规模,并且安全环保,使用寿命一般超过25年。作为储热介质的熔融盐具有广泛的使用温度范围,传热性能良好,饱和蒸汽压较低,化学性质稳定,适用于光热电站等场景。然而,与电化学储能相比,熔盐储能的能量转化效率较低,且初始投资成本较高。