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長時儲能和普通儲能技術的區別

2024-02-11科技

不同國家和地區對長時儲能的定義有所不同,在國內,長時儲能一般指儲能時長超過4個小時的儲能系統。

長時儲能和普通儲能一般是按儲能時長來區別的。

今天的文章不是簡單的回答這個問題,而是探討為什麽有些儲能技術被認為是長時儲能技術,如壓縮空氣儲能、熱儲能等,而有些儲能技術不被認為是長時儲能技術,如鋰電池。照理來說,鋰電池只要不斷加電池,也完全可以把儲能時長提升到4個小時以上,為什麽它通常就不被認為是一種長時儲能技術呢?

儲能系統成本的討論

在這篇文章中,我想分享一下我對這個問題的看法。

在闡述我的想法之前,我必須要解釋一下儲能系統單位成本這個概念,有人會說這不是非常簡單,儲能系統的單位成本不就是儲能系統的投資除以系統的容量,得到的單位就是元/kWh,在我看來,這把儲能系統中兩個不同的內容,功率和能量混在一起計算了,這會導致儲能時長不同時,儲能系統的單位成本也不同,日常交流的時候,有可能帶來很大的誤解。

我覺的理想的計算方式應該把儲能系統中屬於功率的投資和屬於能量的投資分開,然後屬於功率的投資除以功率,得到一個功率成本元/kW,屬於能量的投資除以能量,得到一個能量成本元/kWh,這樣表征得到的兩個值和儲能時長是無關的,日常交流中也更加準確。



長時儲能技術的特點

在這兩個值中,其實就隱藏著長時儲能的秘密,長時儲能都是一些能量成本比較低,功率成本相對高的儲能技術,這樣當儲能時長比較長時,這種儲能技術才相對會有優勢。

舉一個具體的例子,熔鹽儲熱發電系統的能量成本是300元/kWh,功率成本是5000元/kW,鋰電池的能量成本是1000元/kWh,功率成本是300元/kW。有一個儲能系統輸出功率是1MW,當儲能時長是2小時時,鋰電池的投資是2000kWh*1000元/kWh+1000kW*300元/kW=230萬,熔鹽儲熱發電系統的投資是2000kWh*300元/kWh+1000kW*5000元/kW=560萬,熔鹽儲熱發電系統的投資遠高於鋰電池,似乎熔鹽儲熱發電系統完全比不過鋰電池。

但當儲能時長變長後,一切又不一樣了,比如當儲能時長是10小時時,鋰電池的投資是10000kWh*1000元/kWh+1000kW*300元/kW=1030萬,熔鹽儲熱發電系統的投資是10000kWh*300元/kWh+1000kW*5000元/kW=800萬,這時熔鹽儲熱發電系統的投資就比鋰電池低了。

所以這時長時儲能技術的優勢就體現出來了。

氫儲能的討論

聊到這裏,我想聊聊我對另外一種儲能技術,氫儲能的看法。氫儲能有超長時儲能的潛力,因為它的儲能介質氫,主要是透過電解水獲得的,而水的成本是非常低的,所以它的能量成本(即使加上氫儲罐)非常低,同時綠氫的生產使用過程中不涉及碳排放,這是氫作為一種中間能源介質火的原因。

但是目前氫能雖然火,但在社會面上氫能還是沒有大規模的鋪開,這首先是因為要把氫能再轉化成電能,目前的功率成本還是比較高,同時電-氫-電透過燃料電池目前的總體效率只有30-40%,將來氫燃機成熟了,雖然可以大幅降低儲氫技術的功率成本,但是氫燃機是一種熱力發電系統,受卡諾效率限制,透過它來發電,氫-電的效率可能最多還是50%多,所以,使用氫燃機的電-氫-電的效率不會有大的改變。在這個效率下,使用氫來發電直接面臨著儲熱技術的競爭(儲熱技術的電電效率在40-50%,能量成本也非常低),除非有一種氫-電的革命性技術出現,不然我不看好氫作為一種發電的長時儲能介質。

但氫本身是一種流動的能源,它可以變成類似汽油一樣的介質,驅動機械,在這樣的場景中就涉及到了氫輸運這個問題,目前來說這個問題沒有很好的解決,而這個問題才是目前氫能鋪開的關鍵問題。

註:鋰電池的價格實際上已經非常有競爭力了,即使在長時儲能時,它的投資也比一些長時儲能技術如液流電池要便宜,但是鋰電池不夠安全,同時鋰電池基本上都達不到它宣稱的壽命,所以一般不把鋰電池用作長時儲能。