中国工程院院士高翔：液流电池正步入GW级时代，混合储能、长时储能是大趋势

$钒钛股份(SZ000629)$  中国工程院院士高翔：液流电池正步入GW级时代，混合储能、长时储能是大趋势

中国百强光伏荟萃 巅峰储能

 2024年12月11日 17:00 山西 1人

图片

图片

中国工程院院士高翔：液流电池正步入GW级时代，可以发展耦合长时储能的新型电厂。在巅峰氢储看来，混合储能模式能够在弥补单一储能技术缺陷、提升系统效率的同时，推动多种新兴电池技术发展，前景广阔。

业内专家表示，从过往实施的半小时、1小时项目，到现在储能时长要求都是在2小时。在西北新能源发展快速，装机量比较高的地区已经出了4个小时的需求。可以判断，随着新能源进一步演进，6个小时，8个小时，10个小时，甚至日级、周级、季度级这类长时储能的现实需求就会出现。

目前，行业常见的储能方式普遍存在着储能时间短、安全性差、度电成本高等缺陷，不利于支持新能源的应用推广。液流电池具备本征安全、超低成本、长时储能等特点，且液流电池已来到吉瓦时代，站到了产业化的窗口前，万亿市场红海。

因此，液流电池路线是锂电池技术的补充。

在2小时以内的储能市场中，锂电池的技术成熟，成本也低。2小时以后，锂电池的成本逐渐变高，在性价比上不如液流电池。巅峰据悉，新型储能的技术路径没有绝对竞争的关系，而是优势互补，百家争鸣，一个鼓励长时新型储能发展的国家政策也将发布。

此外，混合储能已成为业界趋势。

巅峰表示，当前储能的商业模式相对比较简单，因为这一轮还是严重依赖风电、光伏强配的政策推动储能发展。接下来随着应用场景逐渐复杂，由新能源引发的短时高频，越来越多的调峰和电力消纳的需求，会衍生一个多场景、多技术路线、不同需求的未来。

据工信部《2023储能装备产业发展报告》，液流电池目前试点示范应用最大的规模已经达到了100兆瓦/400兆瓦时，建在山东台儿庄，是一个锂离子电池和全钒液流电池混用的电化学储能电站的示范，由29套储能磷酸铁锂电池系统加一套全钒液流电池储能系统构成。这个项目建成之后，每年可以减少限电6000万度，二氧化碳的碳排放能够降低8万吨。

值得注意的是，横亘在液流电池大规模发展面前的仍有经济性这一问题。即使在理论上拥有超低成本的特性，目前液流电池的初始投资成本还是有待下降。全钒液流电池储能的初始投资成本一般在2元/瓦左右，其他发展更慢的液流电池技术价格又会更高一些。

巅峰认为，每一个技术路线都会有人去试，都会有人想以比较低的成本方式杀出来。如果从安全性、成本、充电时间等指标来看，应该还是比不上锂电池。但是目前它走的是规模化的效应，那么可能会降低一些成本。但最终考验的还是性价比的问题，还有它的安全性。

目前来看，投资门槛就是一个问题。要做大规模，在市场上站住，液流电池必须跟锂电池一样经过10年，甚至更长的时间来证明自己。单是安全性的话可能还不够，还得有成本的下降程度。比如说从过去到现在的成本下降了多少。

同时，液流电池使用寿命通常20年，如今国内还没有走完生命周期的项目。以国电龙源卧牛石全钒液流电池储能电站为例，这是全球范围内运行时间最长的全钒液流项目，已经运行了连续11年的时间，寿命刚刚过半。

液流电池能否实现安全、经济和绿色的能源“不可能三角”，或许还需要时间来回答。

图片中国工程院院士、浙江工业大学校长高翔，长期致力于能源与环境领域的基础理论、关键技术及工程应用研究，在清洁能源、碳污减排、资源循环等方向取得系列创新成果。

当前，我国构建新型储能体系需要破除哪些障碍？国内规模化的长时储能研究进展如何？

绿色低碳转型离不开储能技术的发展，您认为构建新型储能体系需要破除哪些障碍？

风电、光伏等可再生能源具有间歇性、波动性的特征，我们需要基于不同储能技术的时间尺度、能量品位特征，综合考虑储能功率与储能容量的匹配，发展规模化、高安全、长寿命、低成本的混合储能系统，以满足多时间尺度、多应用场景的储能需求，构建支撑可再生能源规模化应用的混合储能技术体系。

谈及规模化的长时储能，目前国内的研究进展如何？形成了哪些相对成熟的解决方案？

近年来，我国在储能尤其是长时储能领域取得了较好进展，并正在加快推进大容量、长时间尺度的电储能、热(冷)储能、氢(氨/醇)储能等技术研发及示范应用，探索出了一些相对成熟的解决方案。如电储能技术进入了商业化发展的新阶段，如液流电池正步入GW级时代；热储能技术已在火电灵活性改造、光热发电等场景中实现应用；氢储能可以储电，也可以储氢及其衍生物（如氨、醇等），已作为燃料在工业生产、交通运输等领域得到了初步应用，其中绿色甲醇燃料在杭州亚运会主火炬得到了应用。

未来，可以发展耦合长时储能的新型电厂，通过煤电与风光等可再生能源多能互补耦合储能发电，结合碳捕集、绿色燃料制取、高效掺烧等技术，实现低碳供电/供热。总体上，大多数的长时储能技术仍处于研发或示范应用阶段，离大规模应用仍有差距，需要不断迭代。

液流电池随着混合储能应用快速渗透

近期，工信部发布《新型储能制造业高质量发展行动方案（征求意见稿）》，提出鼓励结合应用需求探索开发多类型混合储能技术。

据巅峰了解，混合储能系统采用两种或两种以上具有不同性能特点的储能技术组合，以提高系统整体性能。在业内人士看来，该模式能够在弥补单一储能技术缺陷、提升系统效率的同时，推动多种新兴电池技术发展，前景广阔。

混合储能通过互补性能强、功能多、风险分散和综合效率高等优势，能够实现“1+1>2”的效果，因此备受业内关注。2022年，国家发改委、国家能源局印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》提到，结合系统需求推动多种储能技术联合应用，开展复合型储能试点示范。

在项目示范方面，国家能源局今年初发布《新型储能试点示范项目名单》，共56个项目入选，其中包括山东省利津县795MW/1600MWh、山西省朔州市平鲁区100MW/200MWh、新疆维吾尔自治区哈密市伊州区256.5MW/1000MWh在内的7个混合储能项目。入选的混合储能项目之多成为此次新型储能试点示范的一大亮点。

整体来看，巅峰分析认为，当前，我国电化学储能以磷酸铁锂电池为主，而混合储能能够解决单一磷酸铁锂技术路线存在的短板。并且，在某一储能技术发生故障或失效时，其他技术仍可以继续提供能源存储和释放。

混合储能技术在能源系统应用中的关键技术

（1）优化配置技术

合理的优化配置是长短周期混合储能优化调控运行的前提，能够提升电力系统的灵活性和稳定性，优化能源结构，提高经济效益，并促进能源的可持续发展。然而储能设备种类多样，在性能参数、成本效益、环境影响、市场需求和技术成熟度等方面差异显著，需要根据不同的场景需求并综合上述差异特征选择合适的储能设备，且同一种储能设备也存在不同的功率/容量规模可以选择。此外，新能源接入电力系统的电压等级、电气位置及地理分布也对储能系统的选址提出了更高的要求。因此，长短周期混合储能系统的优化配置主要涉及3个方面：选型、选址和定容。

针对储能系统优化配置软件和平台的开发，国内外已有多个机构进行了尝试并取得了一定的成果，但仍存在功能单一且操作复杂、模型的普适性和适应性不足、技术集成和创新能力有待提升等问题，未来的储能优化配置平台开发应注重提升功能的综合性和适应性，增强技术集成和创新能力，提供更加准确、高效和便捷的储能系统优化配置服务，推动储能技术的发展和应用。

（2）协同控制技术

由于长短周期储能运行控制特性不同，高效可靠的协同控制策略是确保长短周期储能系统高效管理能量及优化目标实现的关键前提。长短周期混合储能的协同控制一般接收来自上层的控制信号，通过控制算法对底层变流器进行差异化控制，以保证储能单元、逆变器在系统中的协调运行。协同控制技术可分为经典策略和智能策略，两者主要区别在于经典策略通常需要准确的系统模型，并对参数变化敏感，而智能策略不需要准确的模型并且对参数变化具有鲁棒性，包括非线性控制、模型预测控制、模糊逻辑控制及人工智能控制等策略。

图片

图1 长短周期混合储能协同控制策略分类

（3）能量管理技术

能量管理在长短周期混合储能系统中同样扮演着至关重要的角色，其核心任务是在遵循各类运行约束条件的基础上，充分考虑各类储能的工作特性、循环寿命以及耐久性限制，结合源荷预测和调节需求，合理分配各储能单元的输出功率。目前，按照实现方式可以分为基于系统规则、基于优化算法和基于智能算法等三大类能量管理技术。

图片

图2 能量管理技术相关优化算法

不过，尽管混合储能颇具优势，项目建设也已取得一定进展，但要实现更广泛的商业化应用仍存在挑战。据了解，目前，混合储能产业链尚不完善，且不同类型的储能设备之间存在相互作用和协作的关系，管理复杂。

在业内人士看来，未来储能应用将朝着多场景、多技术路线和多元化方向发展。综合优化储能成本和性能将是当前和未来电力系统储能布局的重点方向。通过混合储能，充分利用不同储能技术的长处，将实现更高效、更灵活的能源存储和管理。

今年以来，众多混合储能项目进入并网期。业内有分析认为，伴随着越来越多的混合储能项目走向实际运行验证，混合储能将迎来跨越式增长，未来几年内有望在特定市场领域内实现更广泛的商业化应用。

巅峰储能认为，混合储能的发展，将为各类新型电池技术带来更多应用空间和市场机遇。液流电池、飞轮储能等部分新型储能成本较高、规模尚小，或随着混合储能应用实现快速渗透。

混合储能系统诞生的背景是，目前还没有单一的储能解决方案可以包打天下。

近年来，新能源在新型电力系统中的占比不断提高，对灵活性调节资源提出了更高要求，需要更快速递响应和更长时间调节支撑，单一储能难以同时满足电网调峰、调频、惯量支撑，以及储能时长、成本、使用寿命等要求。

当前，以锂电池为代表的电化学储能储存时间短，容量规模等级较小，难以应对长时间(周、月、年)尺度下新能源出力与负荷需求的电量不平衡问题。而主要解决调峰等电能量时空迁移问题的长时储能技术在新能源消纳中则能与其优势互补。

未来，风电光伏+混合储能离网大型微电网会成为新型电力系统的新主力。

巅峰推荐

中国新能源自媒体之一

国际视野、中国情怀

素材来源官方媒体/网络新闻

阅读 88