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「碳」索未来 | 「长时储能」助力新型电力系统绿色未来
2024年3月，国家发改委和国家能源局联和发布《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》，明确要求持续推动新型储能多元发展，“推动长时电储能、氢储能、热（冷）储能技术应用。”由于各地不断增加的新能源装机规模，储能规模亦同步增长，国内各地因此相继出台4小时以上配储政策，发展低成本、高能量密度、安全环保的液流电池一时也成了保障电力稳定供给的新突破口。作为国内最早一批从事液流电池研发、制造的企业，上海电气在十余年前便开始在液流储能赛道提前布局，致力于为客户提供绿色、经济、高效的储能装备及综合能源解决方案。
- 2011年 -
液流储能研发立项组建专业研发团队
- 2013年 -
上海科委项目落地
5kW / 10kW电堆研发成功
- 2016年 -
嘉定电堆中试基地成立
研发25kW / 32kW电堆
- 2019年 -
上海电气储能科技有限公司组建成立
- 2020年 -
日本山梨储能项目实现首次项目出海
- 2020年 -
合肥生产中心投产液流产品批量交付
- 2023年 -
A轮融资闭环 募资4亿投后估值超22亿
- 2024年 -
自研二代钒铁体系液流电池对外发布
经过十余年技术沉淀和近五年产业化进程，上海电气已在长时储能领域脱颖而出，具备未来二代、三代新体系液流电池的研发实力，实现了产品的功能性开发、可靠性制造和智能化运维。上海电气自主研发和生产的千瓦级、兆瓦级液流电池储能产品，可广泛应用于新能源发电并网、电网侧储能、分布式智能微电网等多个领域。目前，公司已成功研发5kW、25kW、32kW、45kW、65kW系列电堆并成功交付50多项液流电池储能项目。今年6月，上海电气又重磅推出全球最大单体容量500kW / 2MWh钒铁液流电池，采用首创的新一代非氟离子交换膜，具有高性能、低成本、长寿命、低辅耗、广适配等特征，为深度打造零碳场景新范式和建构新型电力系统充分赋能。目前，上海电气已掌握国内领先的液流电池及系统核心知识产权，参加了多项国家和行业标准制订，其液流电池储能系统已涵盖全储能应用领域，自主研发的液流电池产品广泛应用于新能源发电并网、电网侧储能、分布式智能微电网等领域。![]()
海阳100MW/200MWh储能电站（1MW / 2MWh 全钒液流）项目是由上海电气参建的国内首个国家级优质独立储能电站。该项目位于海阳核电工作园区，投运后参与全省电力辅助、电网调峰、储能容量租赁等服务。2023年，项目正式获评年度中国电力优质工程，也实现了国家电投山东能源在行业优质工程奖项上零的突破。灌云200MW/400MWh储能电站（10MW / 20MWh 全钒液流）项目是由上海电气参建的华东地区最大的混合型电网侧独立储能电站，也是目前江苏省唯一一个全钒液流混合型储能电站。该项目于2024年6月底正式并网运行，将为全省提供电力辅助、电网调峰、储能容量租赁等服务，并为当地应急救援等提供有力保障。白城50MW/200MWh液流储能电站（50MW / 200MWh 全钒液流）项目是由上海电气参建的吉林省全钒液流储能电站，预计2025年上半年并网，项目建成后将成为省内首个百兆瓦大型电化学储能调峰电站，钒电池储能装备研发基地也将为吉林省乃至全国钒液流储能电站提供配套设备支持，带动吉林省新能源和储能产业快速发展。未来，上海电气将继续在国家政策支持和市场需求的推动下，积极探索液流电池长时储能与其他新型能源系统及服务相结合，不断拓展应用场景和商业模式，为深度打造零碳场景新范式和建构新型电力系统充分赋能。时评：储能下一个风口——长时储能
长时储能目前正处于发展初期，国内外尚未对长时储能持续时间进行统一定义。通常认为持续放电时间不低于4小时、寿命不低于20年的储能技术为长时储能（LDES）。2021年，全球长时储能委员会在其首份报告《净零电力——可再生电网长时储能》中对长时储能的概念进行了定义。在该报告中，长时储能系统被定义为任何可以长期进行电能存储的技术，该技术同时能以较低成本扩大规模，并能维持数小时、数天甚至数周的电力供应。2021年美国桑迪亚国家实验室发布的《长时储能简报》认为，长时储能是持续放电时间不低于4小时的储能技术。美国能源部2021年发布的有关长时储能的报告，则将长时储能定义为额定功率下持续放电时间不低于10小时的储能技术。虽然长时储能技术多处于商业化早期阶段，仍未大规模普及应用，但近年在规模上有所突破，应用模式也逐渐增多，技术各有千秋。长时储能技术可划分为物理储能（抽水蓄能、重力储能、压缩空气储能）和电化学储能（氢储能、液流电池、熔盐储能）。物理储能具备寿命与成本优势，电化学储能具备电能转换效率高和建设周期短的优势。资料来源：《新型电力系统发展蓝皮书》，中金公司研究部从技术性来看，统筹考量技术成熟度、能量效率、调节尺度、响应时间和建设条件五个温度，抽蓄是目前技术成熟度最高、能量效率最高、调节尺度最长的长时储能，但容易受建设条件的限制；光热和氢储能能量转化效率较低，为50%左右，并且氢储能技术还不成熟；液流电池和压缩空气技术相对成熟，基本具备大规模开发的条件。锂电池混合其他技术路线的项目应用陆续出现，多种新型储能技术互补以适用多元场景诉求。长期看，随着储能应用场景更加多元和多种新型储能技术更加成熟，在经济性与适用性的综合考量下，混合式储能组合应用将会成为发展方向。新能源渗透率快速提升，发电随机性、波动性、季节不均衡性等问题带动长时储能需求。长时储能有助于解决新能源间歇性出力，提升新能源消纳能力。据国家能源局数据，截至2023年12月底，全国可再生能源发电总装机达15.16亿千瓦，占全国发电总装机的51.9%，在全球可再生能源发电总装机中的比重接近40%；2023年全国可再生能源新增装机3.05亿千瓦，占全国新增发电装机的82.7%，占全球新增装机的一半，超过世界其他国家的总和；全国可再生能源发电量近3万亿千瓦时，接近全社会用电量的1/3。新能源渗透率的快速提升，叠加其出力的不稳定性，对储能的需求进一步提升。长时储能可以增加电力系统的灵活性，即在电力供应过剩时储存电能，在需要时释放，以此来缓解供需矛盾，调节供需波动。根据研究 ，在新能源装机占比达到15-20%时，4小时以上的长时储能需求将成为刚需，当风光发电占比达到50%-80%时，储能时长需要达到10小时以上。国内新能源发电比例持续提高，长时储能有望推动风光储一体化储能系统成本不断下降。技术的不断进步和部署经验的日益丰富将进一步提高这些储能技术在长时储能应用中的可行性和性能。政策的扶持和新的市场机制对于推动这些新兴技术的早期部署和商业化应用至关重要。当前，长时储能政策持续加码，支持大容量、中长尺度储能项目建设，多地配储时长要求提升至4h。2023年1月，多部委联合印发的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》强调要研究突破超长寿命高安全性电池体系、大规模大容量高效储能等关键技术，发展低成本、高能量密度、安全环保的全钒、铬铁、锌溴液流电池。新能源配储时长国内外仍存较大差距，国内各地区相继出台4小时以上配储政策。据机构数据显示，美国2022年平均配储时长为3小时，其中加利福尼亚州大部分地区部署的电池储能系统持续放电时长在4小时以上。而2022年国内新能源项目平均配储时长仅为2.1小时，储能建设规模多以中小规模为主，GWh级以上储能项目相对较少。截至2023年底，国内已建成投运新型储能项目平均储能时长2.1小时。随着可再生能源占比提升，电网调节压力增大，配储由最初的鼓励引导到成为并网标配，再到目前部分省份不合格受罚，比例从10%-20%逐步上升至15%-30%，配储时长从1-2小时提升至4-5小时，据统计河北、西藏、内蒙古、上海、新疆等10个多省份明确提出配置4小时以上长时储能。长时储能是碳中和时代的必然选择，未来可再生能源占比越大，建设长时储能的必要性和急迫性就越大。长时储能技术天生就是带着为电力系统转型服务的目标而来，其市场前景和发展速度也主要受电力系统转型发展路径和节奏影响，建议企业尽早布局相关技术路线，做好一定的技术研发积累或获得稳定的技术支持，以便把握有力的发展时机。当下，储能市场正呈现爆发式增长，家用、商用及电网级储能技术需求逐步上升，成为支持可再生能源稳定供应、电网稳定性以及在极端天气下提供可靠备电的关键。尽管锂离子电池在储能领域的使用广泛，但其成本、安全性和材料供应问题也引发了诸多关注，因而非锂电池的选择成为市场新宠。以液流电池为代表的新型储能技术正逐渐展示其独特优势，尤其是在中长时间储能需求日益增加的背景下，液流电池有望弥补锂电池的不足，推动储能市场的新发展。对于大多数能源转型技术来说，成本仍然是关键。在液流电池领域，创新者们正致力于开发能与锂离子和市场上占主导地位的钒液流电池竞争的解决方案。美国能源部（DOE）在其2024年8月发布的报告中指出，液流电池的储能水平化成本（LCOS）最低，可达到每千瓦时0.055美元，相比之下，锂电池达到相同成本需投入三倍的资金。此外，液流电池还解决了锂电池存在的火灾风险和供应链受限问题，使用水基电解液的液流电池几乎无火灾隐患，而且原材料可以通过国内供应链获得，免受地缘政治紧张及矿产资源短缺的影响。目前，液流电池已在全球范围内投入使用。2022年，Rongke Power在中国连接了全球最大的液流电池，而CellCube公司则在北美多个地区与G&W Electric合作，为电网提供服务。最近，瑞士宣布将建设一座500兆瓦的液流电池项目，这将成为全球最大的液流电池储能系统之一。液流电池的可扩展性和安全性使其成为极端天气频发地区的理想备电选项。此外，液流电池在电力高峰期能够为电网提供服务，减少对化石燃料的依赖，保证用户在高需求时期的供电稳定性。相比之下，锂电池火灾的风险促使某些社区在考虑建设储能设施时选择暂停，液流电池的高安全性在这些地方具备天然的优势。锂电池的风险及储能市场的种种挑战难以迅速解决，因此也为液流电池的崛起创造了机遇。液流电池不仅具有安全优势，更能够快速大规模部署，尤其适合人口密集的城市区域。市场还需获得更多的公私投资支持，以推动液流电池的试点和规模化应用。此外，政策和监管机构也需加快更新相关规定。许多市场中的消防规范未对锂电池和液流电池做出区分，而液流电池的非易燃性优势显然值得拥有独立的标准，以便在安全性要求较高的地区进行推广应用。储能技术的未来令人期待。随着全球储能需求的增加，拥有经济性、安全性、长时效和低运营成本的液流电池将在未来几年快速崛起，逐渐成为清洁能源市场的中流砥柱。
