甘肃新型储能产业发展前景与对策研究

■甘肃酒泉职业技术学院、甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室 高翔

“双碳”背景下，储能行业迎来新的发展机遇，新能源配置储能成为能源转型的必然选择。储能已成为“新能源占比逐渐提高的新型电力系统”的重要组成部分，“风电+储能”“光伏+储能”等更是大势所趋，如今储能正阔步走向商业化，未来储能市场前途广阔。

我国储能产业发展现状与趋势

根据《储能产业研究白皮书2022》的数据：2021年，全球已投运电力储能项目累计装机规模209.4吉瓦，同比增长9%。其中，新能源储能累计装机容量25.4吉瓦，同比增长67.73%。截至2021年底，中国已累计投产46.1吉瓦电力储能项目，占全球市场总规模的22%，同比上涨30%。2021年，中国新能源储能中锂离子电池装机达到89.7%，锂离子电池是目前应用最广泛的新能源储能技术。铅酸蓄电池占5.9%，液流电池占0.9%，飞轮储能占0.1%，压缩空气储能占3.2%，超级电容器占0.2%，均处于应用初期。根据《储能产业研究白皮书2021》，我国储能市场前景广阔：到2025年，抽水蓄能装机容量可达65吉瓦；熔融盐储热积极拓展新应用，规模共计899兆瓦；保守估计，2021—2025年电化学储能规模将以57.4%的复合增长率增长，到2025年累计运营规模有望达到35.52吉瓦。

甘肃发展储能产业的优势

明显的政策优势。甘肃省“十四五”发展规划和二〇三五年远景目标纲要指出，陆续建设酒泉市玉门市昌马乡等抽水蓄能电站，计划建设黄河、白龙江干流甘肃河段等抽水蓄能电站项目。持续开展“风+光+储”“分布式微电网+储”和大电网储能等“源网荷储”综合示范项目，积极探索甘肃省碳交易数据中心的建设。到2025年，全省风光发电装机容量超过5000万千瓦，可再生能源装机容量占全部电力装机容量的65%左右，非化石能源占一次能源消费比重超过30%，外送电力占比超过30%。

图1 2021年我国不同储能方式装机规模构成

图2 抽水蓄能原理

更强的电网架构。甘肃省电网架构不断完善，“十三五”期间，建成了首条以输送新能源为主的特高压直流输电通道，省际外送电量连年增长。甘肃已通过18条750千伏线路与宁夏、青海、新疆、陕西联网，输电容量从2016年的1400万千瓦增至目前的2300万千瓦，形成与陕西、宁夏、青海、新疆四省区贯通的电网结构，电力电量交换能力显著提升，进一步巩固了甘肃电网在西北电网“坐中四连”的枢纽地位。全省主网架实现由330千伏到750千伏的升级发展，形成了以兰州、白银为核心，向东西延伸、南北拓展的750千伏高压网架结构，从酒泉自西向东的3回750千伏线路成为河西新能源“西电东送”的重要保障通道。

丰富的风光资源。甘肃风光资源富集，是我国重要的清洁能源基地和“西电东送”产业基地。甘肃能源结构特点是“富煤、贫油、少气、风光优”，新能源基础雄厚，2021年已建成酒泉千万千瓦级风电基地和张掖、金昌、武威、酒泉4个百万千瓦级光伏发电基地，定西通渭的百万千瓦级风电基地建设初见成效。据甘肃省发展改革委数据：截至2021年底，全省新能源装机3095万千瓦，占全省总装机的48.7%，高于全国25.5%的平均水平；2021年风光发电446亿千瓦时，占全省总发电量的23%，高于全国12.3%的平均水平。适宜的储能技术。甘肃省“十四五”发展规划提出要大力发展抽水蓄能项目，按照“多核快核、能开尽开”的原则，加快昌马、黄羊、平川、东乡、康乐、积石山、黄龙等地抽水蓄能电站建设，逐步增强全省电网系统调频、削峰填谷能力。积极开发和完善太阳能移动电源、磷酸铁锂储能等系列产品，逐步扩大储能产品的对外影响力。下面简要介绍几种适合甘肃发展的储能技术的工作原理。

抽水蓄能

抽水蓄能，即以水为储能介质，把电能与水的重力势能相互转化，实现储能与应用。在用电低谷时段，用便宜的电能驱动水泵将水从下水库抽到上水库，把电能转化为水的重力势能存储起来；在用电高峰时段，打开上水库，水依据重力势能向下水库流动，驱动水轮机发电机组将重力势能转化为电能，如此循环往复，起到削峰填谷作用。抽水蓄能可将低谷时的廉价电能转换为用电高峰时期的高价值电能，非常适合大电网调峰、调频、调相，稳定电力系统的电压和波形，提高火电站、核电站等的利用效率。

磷酸铁锂电池储能

图3 磷酸铁锂电池储能原理

图4 全钒液流电池储能原理

图5 钠硫电池储能原理

磷酸铁锂电池是一种以磷酸铁锂为正极材料的新型锂离子储能电池，相对于铅酸蓄电池具有比能量高、重量轻、体积小、环保、无污染、免维护、寿命长、高低温适应性能好、无记忆效应、安全性高等优点，输出电压3.2伏，具有良好的电化学性能，充电放电性能非常平稳，可高倍率放电，可使用大电流快速充电。在80%深度放电条件下，循环寿命大于2000次，在深度放电时，仍能提供高功率输出，完全符合现代动力电池和储能电池的发展需要。目前磷酸铁锂电池已经广泛应用于电动自行车、电动汽车、电动工具、汽车启动、UPS电源、通信基站、新能源储能、智能微电网等领域。未来，随着磷酸铁锂电池技术的不断成熟，其出色的安全性能和巨大的成本优势，相较三元锂电池必定会成为未来市场主流。

全钒液流电池储能

全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。全钒液流电池因长寿命、高能效、绿色环保、安全性高、运行维护费用低的特点，成为发展潜力巨大的大规模储能器件，可用于改善电能质量、提高用电可靠性、强化电能管理，常用作备用电源。全钒液流电池还应用于电网调峰、应急发电装置、电动汽车电源等领域，新型储能是全钒液流电池的主要应用场景。另一方面，由于全钒液流电池中的钒电解液成本占据电池成本的约60%，导致大中型储能电站初始投资门槛较高。未来随着传导膜、电解液等低成本开发项目的启动，全钒液流电池成本有望进一步降低；全钒液流电池从规划设计到回收利用各环节的标准规范将逐步建立并完善，商业模式也将逐步多样化。

钠硫电池储能

钠硫电池，其结构由正极、负极、电解质、隔膜、正负极集流体和外壳等几部分组成。在工作温度下，钠离子通过电解质隔膜与硫发生可逆反应，形成能量的释放和储存。钠硫电池具有很长的循环使用寿命，高质量的一般能达到20000次以上。它还具有高能量、高功率密度、无自放电现象、80%以上的充放电转换效率、便于现场安装、材料来源容易、价格适当等优势，在大容量储能领域获得广泛应用。目前，钠硫电池产业化应用的条件日趋成熟，我国储能用钠硫电池已进入产业化前期准备阶段。

甘肃储能产业发展的问题及对策

甘肃是我国重要的清洁能源基地，具有发展储能产业的优势，但当前的发展还存在以下几点问题：储能产业链还不完善；新型储能项目建设缺乏行业标准；新型储能参与市场的机制不健全。

储能产业链还不完善。以储能产业链为例，电池和储能系统是成本的核心。上游主要是各种原材料，包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、电子元件、结构件、辅助材料、柜体电缆、土建安装、增压装置等；中游主要包括储能电池、电池管理系统（BMS）、储能变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）等；下游主要是发电侧、电网侧、用户侧等具体应用场景。储能产业链涵盖了众多领域和企业，但甘肃本土的相关企业并不多。

抽水蓄能、磷酸铁锂蓄电池、全钒液流电池和钠硫电池特性对比表

新型储能项目建设缺乏行业标准。一是新型储能项目应用场景丰富，广泛应用于电源侧、电网侧和用户侧等方面，但是不同储能技术对储能的规模、技术、性能要求差别很大，缺乏统一标准。二是虽然新型储能具有巨大的发展潜力，但储能电池在实际运行中面临存在安全风险和老化问题的制约。2021年4月16日，北京国轩福威斯光储充技术有限公司储能电站爆炸事故，对我国新型储能发展是一次巨大打击。目前国内关于储能相关标准的建设还未形成有效体系，相应的政策制度也不够完善，新型储能项目建设缺乏行业标准；全球储能安全体系正在形成过程中，还有很多方面需要进一步完善。

新型储能参与市场的机制不健全。近年来，中国电力市场经过了一系列改革，新型储能设备成本、运行成本不断下降，为新型储能项目靠自身技术经济性参与市场竞争创造了条件，但电力现货及辅助服务等市场建设还不够完善，不同投产时间、不同储能技术、不同储能项目之间成本差异较大，存在同一市场规则下难以同台竞技的问题，新型储能参与市场的机制不健全，难以发挥储能技术的市场优势。峰谷电价和季节性电价运用比重在各地均有所提升，但不同时段的价值差拉开距离不够充分，限制了储能的利润空间，不利于储能规模的快速发展。

对甘肃储能产业发展的对策建议

一是建议政府主管部门尽快研制新型储能项目参与电力市场竞争的电力业务许可证管理办法，尽快制定甘肃省新型储能产业发展规划，从政策角度推动新型储能产业健康发展。二是建议有关单位深入分析不同储能电站事故原因，尽快制定新型储能相关行业标准，有效引领、规范产业高质量发展。三是建议相关部门逐步放开新型储能参与市场竞争的条件，鼓励储能企业在市场经济中参与竞争，激发各类资本投资新型储能的积极性，为实现“双碳”目标和加快构建新型电力系统创造有利条件。■