山东建了一个巨型“空气充电宝”,使用指南在这里

2024-05-22 22:46 央视新闻客户端阅读 (287975) 扫描到手机

移动充电宝,大家应该再熟悉不过了,出门在外,它可谓手机“护身符”。但你听说过“空气充电宝”吗?最近,一个地表最强“空气充电宝”建成,为啥要建这个“新型充电宝”,给谁充电?它是“快充”吗?以它为代表的新型储能如何影响我们生活?

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“年纪”轻,能量大

这个有地表最强“空气充电宝”之称的,就是山东肥城的全球最大先进压缩空气储能国家示范电站,该项目日前已并网发电。

△山东肥城300兆瓦先进压缩空气储能国家示范电站全景。

很多人可能会有疑问,“空气”怎么当充电宝使呢?这就要从压缩空气储能项目的原理说起。

其实它的基本原理很简单:能量守恒。它把电能转换成空气压力能和一部分热能进行存储,在需要发电时把高压空气释放,转化为机械能,进而带动发电机发电。

压缩空气储能和充电宝异曲同工:把多余的电先储存起来,需要时再释放出来。换言之,我们日常用的充电宝也是一种储能产品。不同于给手机、笔记本电脑等小型产品“服务”的移动充电宝,压缩空气储能的服务对象是电网,助力“靠天吃饭”的太阳能、风能发电能稳定、流畅地接入电网,存储备用,促进新能源消纳。

△压缩空气储能项目原理示意图。

原理虽简单,但实力并不简单:效率高、规模大、寿命长等都是压缩空气储能的优点,而盐穴压缩空气储能具有更多优势,比如建设周期短、成本低、安全性高等。

就拿山东肥城的盐穴压缩空气储能项目来说,充满电需要8个多小时,储1度电最终能放出0.72度电,可连续放电6小时,年发电量可达6亿度,在用电高峰可为20万~30万户居民提供电力保障。而且响应速度快,从接到指令到发电设备高效运转,6~8分钟即可完成,可谓是“超级快充”。国网山东省电力公司工作人员表示,这个效率在传统和新型压缩空气储能领域都是国际最高水平。

它利用当地丰富的盐穴(盐井开采完后形成的地下空间,是大规模压缩空气储能理想的储气场所)资源——将压缩的空气储存在了附近地下的盐穴中,降低了成本。南方电网工作人员介绍,在形成一定规模后,采用盐穴储气的压缩空气储能项目具有明显成本优势,和采用储气罐的压缩空气储能项目相比,其建设成本可下降30%左右。

漏气、坍塌,是很多人担心的问题。

“盐穴压缩空气储能安全性非常高,因为盐岩具有非常低的渗透率,且力学性能稳定。即便腔体产生裂缝,天然矿盐遇水溶化再凝固后,裂缝也会很快自愈,能够保证储存腔的密闭性。”国网山东省电力公司工作人员介绍,一般来说,用来储气的盐穴都是“精挑细选”的,前期会通过一系列资料收集和勘察排查手段,来测试盐穴的气密性等,以避免盐穴出现漏气的现象。

与此同时,盐穴可承受的压力高达几百兆帕,远远高于空气压缩储能所需的几兆帕到十几兆帕,不易发生坍塌或破裂。

△江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目。

此外,相较于2.1小时新型储能项目的平均储能时长,盐穴压缩空气储能可达6~8小时乃至更久。与此同时,和抽水蓄能电站6至8年的建设周期相比,其1.5至2年的建设周期堪比“坐火箭”,不但“长”得快且“活”得还长,寿命可达40至50年,储释能上万次。

种种优点,让“年轻”的压缩空气储能,尽管在中国只有十多年的开发史,却发展飞速,成为后起之秀。

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“新”与“热”

压缩空气储能的发展,其实是我国新型储能近几年迅猛发展的一个缩影。

很多人要问了,什么是新型储能?它是相较于传统储能抽水蓄能而言的,包括新型锂离子电池、液流电池、压缩空气储能、机械储能等。

它究竟“新”在哪呢?

首先是技术新,我国目前已建或在建的新型储能项目,应用了多种先进技术,实现了多项核心技术的突破。

除技术新外,新型储能还有建设周期短、选址灵活、应用场景多元、环保等特点。“传统储能虽然成熟可靠,但电站建设周期较长,需占用大量土地资源,对地形要求严格,还有可能破坏生态环境。”国网河北电科院设备中心李秉宇表示,如果说传统储能是个体积大、储量大的大型充电宝,新型储能就是个小巧轻便的便携式充电宝。

△江苏常州的一个抽水蓄能电站。

国家能源局最新数据显示,截至2024年一季度末,全国已建成投运新型储能项目装机规模超3500万千瓦,可满足两千多万户居民的用电需求。2023年一年,我国新型储能新增装机规模是“十三五”末装机规模的近10倍。

新型储能迅猛发展背后,是我国新能源发电装机规模的持续快速增长。

2021年3月15日召开的中央财经委员会第九次会议提出,构建以新能源为主体的新型电力系统。截至2023年底,我国风光发电装机容量达到10.5亿千瓦,同比增长38.6%,占国内发电总装机容量的36%。根据国家规划,预计到“十四五”末,新能源将成为各地的主力电源,可再生能源发电装机占电力总装机的比例将超过50%,到2030年,风电和光伏的装机将不低于12亿千瓦。

伴随着“蒸蒸日上”的数据,新能源发电的间歇性、波动性对电网安全影响越来越大,“弃光弃风”现象时有发生。

去年,我国有些城市出现限电情况,其实一定程度上反映出风光等新能源并未充分承担起在电力系统中的作用。储能作为一种重要的电网灵活性调节资源,它的发展,可以说制约着更高比例和更大规模可再生能源的并网进度。简言之,如果储能“跟不上”,新能源装机量再大,实际发电量也上不来。

李秉宇表示,储能可以很好地解决新能源发电与用电端时间不匹配的问题,从而减少弃风弃光,提升新能源发电的利用率。因此,储能电站需求日益紧迫。通过它,我们可以让电量的多少听从调度,变得连续、稳定和可控。

比如,中午前后光伏发电非常富余,但无法消纳,那就可以通过储能先存下来,在用电高峰期再释放出来。除了削峰填谷,新型储能还可以提升电网抗干扰能力,从而增强电网稳定性和可靠性。

加之蓄水储能电站对地形有要求,且成本高昂,不是哪里有需求就可以建在哪里,在这种背景下,中央和地方相继出台多项政策,鼓励新能源配储,作为传统储能的重要补充。

“可以说,新型储能是新型电力系统的重要支撑。”李秉宇如是说。

2024年,“发展新型储能”被首次写入政府工作报告,为该行业发展按下“加速键”。截至2024年一季度末,全国已建成投运新型储能累计装机较2023年底增长超过12%,同比增长超过210%。

在装机容量的喜人数据背后,部分新型储能发展还面临一些利用率较低、盈利模式不清晰、回本周期较长等问题。国家相关部门也已注意到了这些问题,并陆续出台政策,明确细则,以提高新型储能利用率和收益。相关企业也对盈利模式进行了积极探索。

“给予建设单位好的盈利,能够极大激发投资者信心。”国网山东省电力公司工作人员表示,只有有了经济性,行业才能良性发展。