严格来说,“储能”进入大多数人视野,不过就是2021-2022这两年。特别是《“十四五”新型储能发展实施方案》发布以来,作为建设新型电力系统、推动能源绿色低碳转型的重要装备基础和关键支撑技术,储能才真正被推上“风口浪尖”。
随着储能被更多人认知以及储能应用的日渐广泛,一个新的问题出现了,即单一种类的储能似乎并不能完全满足当前市场的需求。
据了解,从应用的角度出发,用于调整峰谷差的储能装置,需要容量较大的能量型储能;而如果是以提高系统稳定性控制为主,则需要采用相对容量小但响应快的功率型储能。由此可见,对于实际运行中的电网而言,兼具能量与功率的储能系统才是上上之选。
也正是在这种背景下,混合储能应运而生。所谓混合储能,当然是相对于单一储能而言,就是采用不同存储技术组合来提高整个系统性能,从而更契合地满足客户的个性化需求。
例如在电化学储能范畴,以锂电池为代表的短时储能,具有高能量密度、循环性能好、充电时间短的优势,但伴随高性能,其安全性成为短板;以液流电池为代表的长时储能,仍然存在一些技术壁垒且成本太高;氢燃料储能面临储氢、运氢的技挑战等等。
中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长赵天寿就曾表示,“建立新型电力系统,需要各种类型的储能技术,从实践上分秒级的、小时级的还有天、月甚至年的长时储能。”
近两年,全球范围内采用混合储能系统的项目持续上马。2022年底,荷兰先进冶金集团(AMG)子公司AMG LIVA公司将锂离子电池储能系统和液流电池储能系统混合部署在AMG Graphite公司工厂中。2023年8月,我国首个由铁铬液流电池、飞轮、锂电三种形式组成的混合储能项目在国家电投内蒙古公司电力分公司投运。10月,我国首套风电场分散式混合储能系统在陕西西安经开区成功投运,该项目由超级电容器和锂电池组成,可实现快速平抑风机频率及电压波动、低电压穿越、备用、调峰等多种功能。
事实证明,随着行业快速发展,混合储能的价值正逐步被认可。根据国际市场研究机构NavigantResearch的报告,结合多种互补技术的混合储能系统将改变储能市场的面貌,预计到2026年混合储能系统部署容量达2.1吉瓦。
据调查,作为一种综合利用多元储能技术的新型能源技术,混合储能具有很好的发展前景和性能优势,但不可否认的是,它也有着状态耦合、输入耦合、环境敏感性和寿命衰退等“致命”特点,因此在应用过程中带来了一系列技术及管理问题。
第一,各类储能调节寿命折损成本差异大,这使得混合储能系统中各种设备的使用方式难以确定,因此当前如何准确评估系统的内部状态,延缓电池寿命的退化,已成为混合储能系统研究领域的重难点。第二,不同类型的储能设备之间存在着相互作用和协作的关系,管理复杂,调度难度大。第三,混合储能前期投入较高,还未出现成熟的商业模式。另外,在政策端,目前也存在尚无章可循的现象。
综上,作为极具发展潜力的一种新兴技术,混合储能在降本增效、提高安全等方面有优势,可谓前景光明,但由于混合储能系统的种类繁多,储能设备又受到生命周期的制约,重重问题叠加之下,混合储能的未来或许不会一帆风顺,还需要政府、企业和科研机构等多方的共同努力。