随着可再生能源设备的逐渐安装,装机发电量猛增,但真正使用过程中发现可再生能源不稳定,是一种间隙性能源,不能稳定的加入电网,致使很多地方出现了弃风弃光的浪费能源现象。可再生能源必须配合储能才可以有效利用,而储能主要分为储电和储热两种。储电需要很多有色金属,造价昂贵。而储热的材料很多,可以任意选择,天帅智能科技研发的相变储热材料储热密度高,可以直接转换到供暖终端,提高热转换效率,因为能源在消费使用终端75%还是通过热能来实现的。现在人们普能只重视电池等储电技术的使用,却忽视了储热才是低成本、高效率的储能方式。
7月23日,国家发展改革委、国家能源局日前发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》。意见指出“坚持储能技术多元化”:以需求为导向,探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。
值得一提的是,在4月21日国家发改委、国家能源局联合印发上述文件的征求意见稿中,储热技术并未被明确提及。这在当时引发了储热行业的广泛关注与讨论,多位行业专家联合呼吁在该文件中增加储热发展的相关内容。此次正式文件将储热作为储能产业体系建设的内容,储热产业未来建设迎来了一个更好的开端。
储热技术进展及我国进展状况
地球上的能量从根本上来说都来自于太阳,能源的利用形式主要包括电和热两种,也因之产生了储电和储热两种技术。尤其需要关注的事实是,热能占终端能源的消费需求高于50%,也就是说,储热的价值和发展空间并不比储电小。国际可再生能源署于2020年发布的储热专项报告《创新展望:热能存储》指出,当前全球约有234GWh的储热系统正在发挥着重要的灵活性调节作用。到 2030年,全球储热市场规模将扩大三倍。在未来10年,储热装机容量将增长到800GWh以上,储热市场发展的浪潮不可阻挡。
从全球的发展大势来看,中国作为能源大国,发展储热技术更应该提到更高的战略层面上,这是长期的国际储热技术竞争的需要,更是实现碳达峰碳中和目标的要求。在2017年国家发改委等五部委《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》文件中提到,集中攻关一批具有关键核心意义的储能技术和材料,涉及相变储热材料与高温储热技术等。试验示范一批具有产业化潜力的储能技术和装备,涉及大容量新型熔盐储热装置等。支持在可再生能源消纳问题突出的地区开展可再生能源储电、储热、制氢等多种形式能源存储与输出利用,推进风电储热、风电制氢等试点示范工程的建设。文件发布至今,无论是在技术成熟度还是市场化应用上,储热行业都取得了长足的进步。
储热的应用场景及价值所在
应用广泛的还有一个领域是光热电站储热。光热电站的度电成本超过光伏,但是配备储热系统则可以有效降低光热电站的成本。2016年,全球共有17个公用事业规模的光热发电项目在建,其中15个项目都配备了储热系统。当年9月13日,国家能源局发布了首批光热示范项目名单,共有20个项目入选,其中18个项目都采用了熔盐储热技术。其中塔式熔盐储热成为光热电站储热主流。从这两项重要应用场景,储热价值现在已经扩展到工业蒸汽、火电厂灵活性改造等市场。在解决弃风弃光、促进可再生能源消纳,参与电网调峰、负荷侧调节等电力辅助服务市场,以及综合能源服务等市场,储热技术均有应用价值和市场空间。其中储热技术在电供暖、工业蒸汽、余热回收等热能利用市场,还拥有储电技术无法参与的应用场景。
英国皇家工程院院士、英国伯明翰大学储能研究中心主任丁玉龙曾表示,在中国每年消耗的约40亿吨标煤的能源中,超过50%被浪费掉了,其中大部分是以余热的形式排放到环境中,支撑中国经济发展的部分能源需求可以通过采用节能技术提高能源利用效率来解决,储能特别是储热技术在未来节能增效方面的作用不可小视。
优秀公司的储热努力
在储电热度极高的情况下,仍然有公司在坚持前行。天帅智能科技股份有限公司投入科研力量多年研发,推出了天帅智能相变储能供暖系统,在节能环保的同时,为居民提供低成本清洁供暖,为国家电网削峰填谷,为可再生新能源解决无法即时消纳而造成的弃风弃光难题。
天帅智能科技股份有限公司相变储热技术研发方向已经覆盖水储热、相变储热、固体储热、熔盐储热等多种储热技术路径,依托其高性能的储能技术,公司清洁供暖总规模33830MWh,投运规模3102MWh,在建规模29928MWh,投运项目13个,在建项目10 个,储能清洁供暖项目覆盖:大型楼宇储能供热、城镇小区储能供热、工业园区储能供热、清洁燃煤供热机组储能供热、大型可再生能源基地储能供热等多种类型。
储热市场发展空间广阔
储热的价值巨大,在清洁供暖领域,储热技术已经实现了广泛应用:
1、在居民供暖中实际效果与运行成本在众多供暖技术路线中占据优势;
2、在工业用热领域,在峰谷电价等配套政策较好的地方,储热电锅炉应用于工业蒸汽领域,成本已经可以与燃气相当;
3、在高温发电领域,多个配套长时间低成本熔盐储热技术的光热发电项目已投入运行;
4、在火电灵活性改造方面,两批国家试点项目中有一半以上采用了储热相关技术路线;
5、在源网荷储一体化和多能互补综合能源服务项目开发中,储热更是不可或缺。
经过近些年的发展,我国储热技术已经具备了产业化发展的基础。虽然目前已经有多家储热企业崛起,但储热行业在舆论引导、资本渗透等方面相较电储能差距太远。储热行业仍然缺失类似宁德时代这种在社会和资本市场甚至政策层面都有较大影响力的龙头企业。
未来灵活性电源、需求侧响应能力的建设是一个持续的且必要的巨大需求,储热是大规模储能的一种,必须参与。目前,储热(冷)技术在火电灵活性改造、需求侧管理措施、可再生能源消纳及其他形式的应用具有重要的作用。随着储热应用技术的进步,成本的进一步降低,其布局灵活、能量效率高、规模大等优势将不断凸显。
应完善供暖价格体系,加大政策支持。具体而言,要建立清洁供暖的价格体系,包括供暖电价补贴、峰谷电价机制、取暖价格收费标准等,此外明确建设补贴,包括初投资补贴、管网建设费、接口费等,与此同时,推进可再生能源清洁供暖的配套政策。
“风光水火储一体化”、“源网荷储一体化”这两个一体化发展政策的出台将为储能发展带来更多机遇,推动更多储热技术应用。在今年4月国家发改委意见稿中将储热删除之后,曾有学者表示:我国在储热技术的应用上已经取得了一些成绩,但储热市场的进一步发展还面临着诸多障碍,亟需更加完善的顶层设计、市场机制、行业标准等配套支持。正式文件的公布,重新将储能列入,对储热产业起到重要的引导作用。在一系列政策的支持下,大规模储热供热发展有望迎来机遇,但仍需持续推动技术进步、推动应用。利用熔盐、高温相变材料、热化学储热等技术进行升级和优化,依托“两个一体化”等政策,推动新技术的示范,以示范项目驱动技术推广。