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刘科谈储能:实现碳中和储热不可或缺 电储能并非尽善尽美

日期:2021-08-18    来源:CHPLAZA清洁供热平台

国际储能网

2021
08/18
08:52
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关键词: 储热 电储能 储能行业

“碳中和”目标的提出,把我国的储能行业推上了风口浪尖。毫无疑问,储能对实现碳中和目标意义非凡。7月23日,国家发展改革委、国家能源局正式印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,推动新型储能技术的开发,并探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。

“储热”?在听到这个词汇之后,或许会有人表示不解。实际上,在这份指导意见的征求意见稿中,并未提到储热。这个市场远小于电储能的行业,还是在诸多业内人士的呼吁之下才被写进了政策中。

“碳中和”需要清洁能源,电能的加快利用是大势所趋,据计算,预计在2050年我国能源消耗中将有超过一半是电能。在这种背景下,电动汽车、大规模储电等行业蓬勃发展,宁德时代等锂电池企业发展火爆,舆论似乎已被铺天盖地的“电池”蒙住了双眼,相比之下,储热似乎已经被遗忘在行业的角落里。这个看起来与储电相比毫无亮点的行业,有什么被重视的必要吗?

事实上,储热并没有普通人想象得那么简单,电储能也并不像它们的股票走势一样完美。从发改委的这份指导意见向前翻去,在短短的一周之前,深圳创新发展研究院举办的“科技创新院士报告厅”中,一场聚焦于碳中和的专家论坛上,全球能源专家、澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科,在他的演讲中给了我们一个解答。

▲刘科院士演讲现场

电储能并非完美储能技术

仍无法代替煤电

刘科院士提到,有不少人陷入了一个误区:以为风能和太阳能比火电都便宜了,因此太阳能和风能完全可以取代火电实现碳中和。“这种观点只有1/5到1/6正确”,刘科说。中国每年的太阳能发电小时数平均在1700小时左右,风电发电时间在2000小时左右,用太阳能、风能等清洁能源来供给全年8760小时的用电量是不现实的——它们只在这1/5到1/6的时间里比火电便宜,而剩余的5/6时间里如果使用电储能,其成本将会远远高于火电。

此外,另一方面,电网靠电池储能非常危险。其一,大规模储电所需要的电池数量难以想象,据估算,目前全世界5年的电池产能仅能满足东京全市停电3天的电能;其二,世界上没有足够的资源,来满足制造大量电池所需的钴和锂。另一方面,大规模梯次利用储能电站在安全性上仍然存在漏洞,近年来国内外储能电站事故频发,也为人们敲响了警钟。因此,风能、太阳能需要大力发展,但在可见的未来仍无法取代火电。

有些人期待着,如果储能技术进步,发现了一种魔术般的大规模储电技术,风能和太阳能就能彻底取代火电。对于这个观点,刘科院士指出,自从铅酸电池发明以来的一百多年,人类才勉强把电池的储能密度从90kWh/m?提升到了260kWh/m?,远远没有达到质的提升,而汽油的能量密度是8600kWh/m?,这是目前储能远不能及的。储能行业没有计算机行业那样的摩尔定律,我们不能在假设技术会出现突破的前提下指定不切实际的战略目标。

谈到电动汽车时,刘科说到,很多人认为电动汽车可以降低碳排放,其实不然。目前我国电网仍有一半是煤电,电动车所消耗的电能,归根结底仍然是碳排放的一部分,盲目发展电动车反而是在增加碳排放。只有在能源结构和电网中的能源大部分来自可再生能源,电动汽车才能算是清洁能源。

储热与峰谷电综合利用可大幅减排

既然社会上对于碳中和的观念有不少错误,那么想实现真正的碳中和需要做到什么呢?刘科院士提到了五条实现碳中和的重要路径,其中就包括“储热”一项。

储热与储电、储氢有什么本质不同?我国能源利用结构中虽然有很大一部分是电能,但目前的主要消费形式仍然是热能。比起“电”,“热”能在供暖、工业生产等领域更直接地被利用,因此,储热在储能的能源结构中是不可或缺的。更为重要的一点是,在发电仍然主要依靠煤炭的现在,减少电能消耗也是碳中和的重要一环。刘科提到,火电厂半夜也不能停工,发出的电能无人使用而浪费掉,却仍然在排放二氧化碳。既然储电无法实现如此大规模的储能,那就可以用储热的方式将这部分低谷电储存起来,需要时用于供热、空调或发电,这样可以让1/4甚至是1/3的时间的电不至被浪费,可大大降低二氧化碳排放,实现真正的煤改电。

正如刘科院士所说,比起其他储能方式,储热有着更适合电厂调峰、热能可直接利用等优势,实际上已经有了广泛的应用。在我国北方地区,冬季供暖是一个重要的耗能项目,在碳中和战略的要求下,冬季清洁供暖是一个重要的改革目标。利用谷电时段的电能发热并储存,在高峰时段用于供热并起到降低电网负荷,这样的供暖模式在近几年开拓出了一片巨大的市场。前不久,国家发改委新政明确了拉大峰谷电价差的政策,更是为削峰填谷的储热行业带来了新的曙光。

当然,仅凭“储热”也无法实现碳中和。刘科院士的发言提出了需要关注和发展储热,也提到了其他在储能领域之外实现碳中和的路径,只有多领域全方位发展,才能打造出具备碳中和能力的新型能源体系。碳中和是我国将来数十年最重要的改革之一,也是能源行业有史以来最大的变革之一。在国家政策的大力支持和行业人士孜孜不倦的努力之下,我们可以相信,储热将为碳中和贡献出无可替代的重要力量。

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