移動(dòng)充電寶，大家應(yīng)該再熟悉不過(guò)了，出門在外，它可謂手機(jī)“護(hù)身符”。但你聽(tīng)說(shuō)過(guò)“空氣充電寶”嗎？最近，一個(gè)地表最強(qiáng)“空氣充電寶”建成，為啥要建這個(gè)“新型充電寶”，給誰(shuí)充電？它是“快充”嗎？以它為代表的新型儲(chǔ)能如何影響我們生活？
“年紀(jì)”輕，能量大
這個(gè)有地表最強(qiáng)“空氣充電寶”之稱的，就是山東肥城的全球最大先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家示范電站，該項(xiàng)目日前已并網(wǎng)發(fā)電。
△山東肥城300兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家示范電站全景。
很多人可能會(huì)有疑問(wèn)，“空氣”怎么當(dāng)充電寶使呢？這就要從壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目的原理說(shuō)起。
其實(shí)它的基本原理很簡(jiǎn)單：能量守恒。它把電能轉(zhuǎn)換成空氣壓力能和一部分熱能進(jìn)行存儲(chǔ)，在需要發(fā)電時(shí)把高壓空氣釋放，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
壓縮空氣儲(chǔ)能和充電寶異曲同工：把多余的電先儲(chǔ)存起來(lái)，需要時(shí)再釋放出來(lái)。換言之，我們?nèi)粘Ｓ玫某潆妼氁彩且环N儲(chǔ)能產(chǎn)品。不同于給手機(jī)、筆記本電腦等小型產(chǎn)品“服務(wù)”的移動(dòng)充電寶，壓縮空氣儲(chǔ)能的服務(wù)對(duì)象是電網(wǎng)，助力“靠天吃飯”的太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電能穩(wěn)定、流暢地接入電網(wǎng)，存儲(chǔ)備用，促進(jìn)新能源消納。
△壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目原理示意圖。
原理雖簡(jiǎn)單，但實(shí)力并不簡(jiǎn)單：效率高、規(guī)模大、壽命長(zhǎng)等都是壓縮空氣儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)，而鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能具有更多優(yōu)勢(shì)，比如建設(shè)周期短、成本低、安全性高等。
就拿山東肥城的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，充滿電需要8個(gè)多小時(shí)，儲(chǔ)1度電最終能放出0.72度電，可連續(xù)放電6小時(shí)，年發(fā)電量可達(dá)6億度，在用電高峰可為20萬(wàn)~30萬(wàn)戶居民提供電力保障。而且響應(yīng)速度快，從接到指令到發(fā)電設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)，6~8分鐘即可完成，可謂是“超級(jí)快充”。國(guó)網(wǎng)山東省電力公司工作人員表示，這個(gè)效率在傳統(tǒng)和新型壓縮空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域都是國(guó)際最高水平。
它利用當(dāng)?shù)刎S富的鹽穴（鹽井開(kāi)采完后形成的地下空間，是大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能理想的儲(chǔ)氣場(chǎng)所）資源——將壓縮的空氣儲(chǔ)存在了附近地下的鹽穴中，降低了成本。南方電網(wǎng)工作人員介紹，在形成一定規(guī)模后，采用鹽穴儲(chǔ)氣的壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目具有明顯成本優(yōu)勢(shì)，和采用儲(chǔ)氣罐的壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目相比，其建設(shè)成本可下降30%左右。
漏氣、坍塌，是很多人擔(dān)心的問(wèn)題。
“鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能安全性非常高，因?yàn)辂}巖具有非常低的滲透率，且力學(xué)性能穩(wěn)定。即便腔體產(chǎn)生裂縫，天然礦鹽遇水溶化再凝固后，裂縫也會(huì)很快自愈，能夠保證儲(chǔ)存腔的密閉性?！眹?guó)網(wǎng)山東省電力公司工作人員介紹，一般來(lái)說(shuō)，用來(lái)儲(chǔ)氣的鹽穴都是“精挑細(xì)選”的，前期會(huì)通過(guò)一系列資料收集和勘察排查手段，來(lái)測(cè)試鹽穴的氣密性等，以避免鹽穴出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象。
與此同時(shí)，鹽穴可承受的壓力高達(dá)幾百兆帕，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣壓縮儲(chǔ)能所需的幾兆帕到十幾兆帕，不易發(fā)生坍塌或破裂。
△江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家試驗(yàn)示范項(xiàng)目。
此外，相較于2.1小時(shí)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目的平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)，鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能可達(dá)6~8小時(shí)乃至更久。與此同時(shí)，和抽水蓄能電站6至8年的建設(shè)周期相比，其1.5至2年的建設(shè)周期堪比“坐火箭”，不但“長(zhǎng)”得快且“活”得還長(zhǎng)，壽命可達(dá)40至50年，儲(chǔ)釋能上萬(wàn)次。
種種優(yōu)點(diǎn)，讓“年輕”的壓縮空氣儲(chǔ)能，盡管在中國(guó)只有十多年的開(kāi)發(fā)史，卻發(fā)展飛速，成為后起之秀。
“新”與“熱”
壓縮空氣儲(chǔ)能的發(fā)展，其實(shí)是我國(guó)新型儲(chǔ)能近幾年迅猛發(fā)展的一個(gè)縮影。
很多人要問(wèn)了，什么是新型儲(chǔ)能？它是相較于傳統(tǒng)儲(chǔ)能抽水蓄能而言的，包括新型鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能等。
它究竟“新”在哪呢？
首先是技術(shù)新，我國(guó)目前已建或在建的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目，應(yīng)用了多種先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)核心技術(shù)的突破。
除技術(shù)新外，新型儲(chǔ)能還有建設(shè)周期短、選址靈活、應(yīng)用場(chǎng)景多元、環(huán)保等特點(diǎn)。“傳統(tǒng)儲(chǔ)能雖然成熟可靠，但電站建設(shè)周期較長(zhǎng)，需占用大量土地資源，對(duì)地形要求嚴(yán)格，還有可能破壞生態(tài)環(huán)境。”國(guó)網(wǎng)河北電科院設(shè)備中心李秉宇表示，如果說(shuō)傳統(tǒng)儲(chǔ)能是個(gè)體積大、儲(chǔ)量大的大型充電寶，新型儲(chǔ)能就是個(gè)小巧輕便的便攜式充電寶。
△江蘇常州的一個(gè)抽水蓄能電站。
國(guó)家能源局最新數(shù)據(jù)顯示，截至2024年一季度末，全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模超3500萬(wàn)千瓦，可滿足兩千多萬(wàn)戶居民的用電需求。2023年一年，我國(guó)新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模是“十三五”末裝機(jī)規(guī)模的近10倍。
新型儲(chǔ)能迅猛發(fā)展背后，是我國(guó)新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模的持續(xù)快速增長(zhǎng)。
2021年3月15日召開(kāi)的中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議提出，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。截至2023年底，我國(guó)風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到10.5億千瓦，同比增長(zhǎng)38.6%，占國(guó)內(nèi)發(fā)電總裝機(jī)容量的36%。根據(jù)國(guó)家規(guī)劃，預(yù)計(jì)到“十四五”末，新能源將成為各地的主力電源，可再生能源發(fā)電裝機(jī)占電力總裝機(jī)的比例將超過(guò)50％，到2030年，風(fēng)電和光伏的裝機(jī)將不低于12億千瓦。
伴隨著“蒸蒸日上”的數(shù)據(jù)，新能源發(fā)電的間歇性、波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)安全影響越來(lái)越大，“棄光棄風(fēng)”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
去年，我國(guó)有些城市出現(xiàn)限電情況，其實(shí)一定程度上反映出風(fēng)光等新能源并未充分承擔(dān)起在電力系統(tǒng)中的作用。儲(chǔ)能作為一種重要的電網(wǎng)靈活性調(diào)節(jié)資源，它的發(fā)展，可以說(shuō)制約著更高比例和更大規(guī)模可再生能源的并網(wǎng)進(jìn)度。簡(jiǎn)言之，如果儲(chǔ)能“跟不上”，新能源裝機(jī)量再大，實(shí)際發(fā)電量也上不來(lái)。
李秉宇表示，儲(chǔ)能可以很好地解決新能源發(fā)電與用電端時(shí)間不匹配的問(wèn)題，從而減少棄風(fēng)棄光，提升新能源發(fā)電的利用率。因此，儲(chǔ)能電站需求日益緊迫。通過(guò)它，我們可以讓電量的多少聽(tīng)從調(diào)度，變得連續(xù)、穩(wěn)定和可控。
比如，中午前后光伏發(fā)電非常富余，但無(wú)法消納，那就可以通過(guò)儲(chǔ)能先存下來(lái)，在用電高峰期再釋放出來(lái)。除了削峰填谷，新型儲(chǔ)能還可以提升電網(wǎng)抗干擾能力，從而增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性。
加之蓄水儲(chǔ)能電站對(duì)地形有要求，且成本高昂，不是哪里有需求就可以建在哪里，在這種背景下，中央和地方相繼出臺(tái)多項(xiàng)政策，鼓勵(lì)新能源配儲(chǔ)，作為傳統(tǒng)儲(chǔ)能的重要補(bǔ)充。
“可以說(shuō)，新型儲(chǔ)能是新型電力系統(tǒng)的重要支撐?！崩畋钊缡钦f(shuō)。
2024年，“發(fā)展新型儲(chǔ)能”被首次寫入政府工作報(bào)告，為該行業(yè)發(fā)展按下“加速鍵”。截至2024年一季度末，全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)較2023年底增長(zhǎng)超過(guò)12%，同比增長(zhǎng)超過(guò)210%。
在裝機(jī)容量的喜人數(shù)據(jù)背后，部分新型儲(chǔ)能發(fā)展還面臨一些利用率較低、盈利模式不清晰、回本周期較長(zhǎng)等問(wèn)題。國(guó)家相關(guān)部門也已注意到了這些問(wèn)題，并陸續(xù)出臺(tái)政策，明確細(xì)則，以提高新型儲(chǔ)能利用率和收益。相關(guān)企業(yè)也對(duì)盈利模式進(jìn)行了積極探索。
“給予建設(shè)單位好的盈利，能夠極大激發(fā)投資者信心?！眹?guó)網(wǎng)山東省電力公司工作人員表示，只有有了經(jīng)濟(jì)性，行業(yè)才能良性發(fā)展。
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責(zé)任編輯：林紅
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