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长时储能和普通储能技术的区别

2024-02-11科技

不同国家和地区对长时储能的定义有所不同,在国内,长时储能一般指储能时长超过4个小时的储能系统。

长时储能和普通储能一般是按储能时长来区别的。

今天的文章不是简单的回答这个问题,而是探讨为什么有些储能技术被认为是长时储能技术,如压缩空气储能、热储能等,而有些储能技术不被认为是长时储能技术,如锂电池。照理来说,锂电池只要不断加电池,也完全可以把储能时长提升到4个小时以上,为什么它通常就不被认为是一种长时储能技术呢?

储能系统成本的讨论

在这篇文章中,我想分享一下我对这个问题的看法。

在阐述我的想法之前,我必须要解释一下储能系统单位成本这个概念,有人会说这不是非常简单,储能系统的单位成本不就是储能系统的投资除以系统的容量,得到的单位就是元/kWh,在我看来,这把储能系统中两个不同的内容,功率和能量混在一起计算了,这会导致储能时长不同时,储能系统的单位成本也不同,日常交流的时候,有可能带来很大的误解。

我觉的理想的计算方式应该把储能系统中属于功率的投资和属于能量的投资分开,然后属于功率的投资除以功率,得到一个功率成本元/kW,属于能量的投资除以能量,得到一个能量成本元/kWh,这样表征得到的两个值和储能时长是无关的,日常交流中也更加准确。



长时储能技术的特点

在这两个值中,其实就隐藏着长时储能的秘密,长时储能都是一些能量成本比较低,功率成本相对高的储能技术,这样当储能时长比较长时,这种储能技术才相对会有优势。

举一个具体的例子,熔盐储热发电系统的能量成本是300元/kWh,功率成本是5000元/kW,锂电池的能量成本是1000元/kWh,功率成本是300元/kW。有一个储能系统输出功率是1MW,当储能时长是2小时时,锂电池的投资是2000kWh*1000元/kWh+1000kW*300元/kW=230万,熔盐储热发电系统的投资是2000kWh*300元/kWh+1000kW*5000元/kW=560万,熔盐储热发电系统的投资远高于锂电池,似乎熔盐储热发电系统完全比不过锂电池。

但当储能时长变长后,一切又不一样了,比如当储能时长是10小时时,锂电池的投资是10000kWh*1000元/kWh+1000kW*300元/kW=1030万,熔盐储热发电系统的投资是10000kWh*300元/kWh+1000kW*5000元/kW=800万,这时熔盐储热发电系统的投资就比锂电池低了。

所以这时长时储能技术的优势就体现出来了。

氢储能的讨论

聊到这里,我想聊聊我对另外一种储能技术,氢储能的看法。氢储能有超长时储能的潜力,因为它的储能介质氢,主要是通过电解水获得的,而水的成本是非常低的,所以它的能量成本(即使加上氢储罐)非常低,同时绿氢的生产使用过程中不涉及碳排放,这是氢作为一种中间能源介质火的原因。

但是目前氢能虽然火,但在社会面上氢能还是没有大规模的铺开,这首先是因为要把氢能再转化成电能,目前的功率成本还是比较高,同时电-氢-电通过燃料电池目前的总体效率只有30-40%,将来氢燃机成熟了,虽然可以大幅降低储氢技术的功率成本,但是氢燃机是一种热力发电系统,受卡诺效率限制,通过它来发电,氢-电的效率可能最多还是50%多,所以,使用氢燃机的电-氢-电的效率不会有大的改变。在这个效率下,使用氢来发电直接面临着储热技术的竞争(储热技术的电电效率在40-50%,能量成本也非常低),除非有一种氢-电的革命性技术出现,不然我不看好氢作为一种发电的长时储能介质。

但氢本身是一种流动的能源,它可以变成类似汽油一样的介质,驱动机械,在这样的场景中就涉及到了氢输运这个问题,目前来说这个问题没有很好的解决,而这个问题才是目前氢能铺开的关键问题。

注:锂电池的价格实际上已经非常有竞争力了,即使在长时储能时,它的投资也比一些长时储能技术如液流电池要便宜,但是锂电池不够安全,同时锂电池基本上都达不到它宣称的寿命,所以一般不把锂电池用作长时储能。