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首个热电飞轮储能项目投运,我国储能产业也要“因地制宜”

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-04-06 11:38:04

据央视新闻报道,4月4日,国内首个飞轮+锂电池复合储能火力发电联合调频项目——山西公司朔州热电飞轮储能复合调频项目正式投运,填补了国内飞轮与电化学复合储能领域空白。

据介绍,该项目位于山西省朔州市,总容量8兆瓦,由4台全球单体容量最大、拥有自主知识产权的飞轮装置和10组锂电池组成复合储能系统,配合现有的2台火电机组,可为新型电网有效提供大容量、高频次的调频服务。

首个热电飞轮储能项目投运,我国储能产业也要“因地制宜”

飞轮储能复合调频系统作为一种新兴的机电储存技术,相比传统电池储能技术,具有零衰减、零燃爆、零维护和高效率、高倍率、高精准的“三零三高”等特性优点,可以平衡火电机组发电和电网需求用电之间的电量差,有效缓解机组损耗和能源消耗。该项目首次集合了飞轮电池充放电“快”和锂电池“耐用”的优势,既扩大了系统总容量,又提高了电池的持久性,其可充放电次数比纯锂电池系统高出2000倍,同生命周期内可节省3批锂电池组更换费用约2400万元。

飞轮储能前景

飞轮储能是一种物理储能方式,利用旋转体旋转时所具有的动能来存储和释放电能,具有充放电寿命长、全寿命周期无容量衰减、运行无爆炸风险、充放电循环效率高等特点,是一种很有潜力的能源储存方式。但是,针对大容量功率型飞轮储能产品,存在一些技术瓶颈,主要集中于游离于产业链上的零部件的材料开发和结构设计。目前国内企业在这些关键领域的研究积累不足,限制了大容量功率型飞轮储能产品的研发,未来技术研发进度或将成为飞轮储能产业化的重要制约因素。

据最新研究报告指出,中国飞轮储能行业规模整体呈稳步上升态势。预计2027年飞轮储能有望实现247.2MW的装机规模,市场规模达2.47亿元。但是,目前行业整体竞争格局较为分散,尚未形成绝对寡头格局,具备雄厚资金实力与强劲研发能力的企业将能更好地应对市场波动,中小企业将加速出清。报告还提到,未来随着行业下游需求持续扩张,行业参与者有望逐步增加,竞争趋向激烈。

总的来说,飞轮储能技术是一种值得关注的能源储存方式,具有很大的发展潜力。但是,目前国内企业在关键领域的研究积累不足,限制了大容量功率型飞轮储能产品的研发,需要加大研发投入。此外,未来竞争激烈,具备雄厚资金实力和强劲研发能力的企业将占据市场优势,中小企业需要加强技术攻关和与其他企业的合作,以提升市场竞争力。

首个热电飞轮储能项目投运,我国储能产业也要“因地制宜”

“风光”资源差距下的储能差距

储能与“风光”等可再生能源的装机规模,自然有着正相关关系。比如,据财通证券统计,受益于光伏风电等波动性能源装机量快速增加,用于新能源并网的储能装机规模快速增长,占据了新增电化学储能装机规模的约50%左右。

储能发展除了与新能源装机有关以外,还和地方产业结构、用电结构也有关系。因此,储能发展上,并非南方、北方某一方风光地理条件更好,就一定更好。

据国网能源院分析数据,南方地区第二产业用电比重低于北方地区,而第三产业和居民生活用电比重均明显高于北方地区,高技术产业用电量占其全社会用电量的比重明显高于北方地区,呈现较快上升趋势。2013-2018年,南方地区高技术产业用电量占其全社会用电量比重从13.8%调整为15.3%;北方地区高技术产业用电占比从6.7%调整为7.5%,上升趋势不明显。

对于传统制造业来说,如钢铁、化工等高能耗产业,在厂区铺设光伏电池板、建设储能电站,仅能用于照明等用电,对于生产过程而言其发电量就显得杯水车薪。但对于高新园区,正适合通过光伏发电和储能设施获得持续的可再生电力。

比如2022年3月,江苏苏州工业园区管委会印发《苏州工业园区进一步推进分布式光伏发展的若干措施》,文件明确:十四五期间,力争年均新增光伏装机容量70兆瓦,到2025年,园区光伏装机容量较2020年增加350兆瓦,区域能源结构不断优化;并将对光伏+储能项目补贴0.3元/千瓦时,连补3年。

这不仅是某一个园区的计划。2023年3月,苏州市发改委发布关于《苏州市碳达峰实施方案(征求意见稿)》,并提出到2025年全市可再生能源装机达533万千瓦;到2025年,全市新型储能装机规模达到40万千瓦,积极发展“新能源+储能”、“源网荷储一体化”和多能互补,探索储能融合发展新场景;将开展复杂大电网安全稳定运行和控制、高效光伏、大容量储能等技术创新。

那么,是否意味着,传统制造业更占优势的北方省份如山东,储能发展就不如江苏等先进制造较发达地区?看2020年数据,似乎如此。

据统计,2020年,我国新增储能装机规模为3069.7MW,其中,新增电化学储能装机1569.7MW,占比达51.1%。仅广东、青海、江苏三省新增电化学储能装机就达846.6MW,占全国新增电化学储能装机的54%。也就是说,广东、江苏代表的南方省份占据了更多储能装机的容量。

但储能的发展变化之快,也出乎很多人预测。

据国家能源局统计,截至2022年底,全国已投运新型储能项目(电化学电池为主,还包括压缩空气、机械储能等,不含抽水蓄能)装机规模达870万千瓦,比2021年底增长110%以上。

分省域来看,累计装机规模排名前5的省份分别为:山东155万千瓦、宁夏90万千瓦、广东71万千瓦、湖南63万千瓦、内蒙古59万千瓦。

短短两年,山东、宁夏等北方省区就已经超越广东、江苏等南方省份。当然,与其说这是南北差距,其实更主要是北方代表省份与南方代表省份的差距。而2019年至2021年,中国新型储能的排位变化也非常大,其中山东是变化最大的一个。

首个热电飞轮储能项目投运,我国储能产业也要“因地制宜”

因为中国储能市场发展,省份之间差异特别大,由于各个省市新能源与传统能源的比例存在差异,储能的政策也各尽不同,在储能装机量上发展速度也会有所区别。

山东在新型储能规模上成为中国第一,一方面是其新能源装机量的提升,2021年底,山东电网并网风电光伏发电容量就突破5000万千瓦,全国排位位居内蒙古、河北之后,位居第三位。

另一方面,也与政策上的重视有关。毕竟山东作为重工业大省,对能源转型的需求非常强烈。

仅2021年到2022年的两年时间里,山东就推出十多条储能相关政策,规定储能在调峰市场优先出清、鼓励将分散的新能源配储项目集中建设,并率先提出租用的共享储能模式。在2022年初现货市场正式运营后,储能在山东的发展逐步走向市场化进程,独立储能和火储联合调频等应用场景都比较广泛。

据山东能源监管办披露,到2022年年末,山东全省共有6家独立储能电站参与现货电能量市场交易,总装机达50.3万千瓦,实际最大放电电力48.8万千瓦、最大充电电力49.9万千瓦。

能源转型压力越大,反而在风光装机、储能建设上步子更大。山东的案例,就是北方在储能领域反超南方的典型。

但形势瞬息万变,未来南北方的新能源装机与储能装机会如何变化,还需要继续观察。