世界能源蓝皮书：打造新型储能将成未来电力系统“压舱石”
10月15日，《世界能源蓝皮书：世界能源发展报告（2023）》在北京发布，该报告是由中国社会科学院大学（研究生院）国际能源安全研究中心组织国内油气国企研究部门、专业高校、中国社会科学院相关研究所等机构知名专家撰写。
《世界能源发展报告（2023）》阐述了全球能源局势与中国能源发展概况，梳理并分析了2022年世界石油、天然气、煤炭、电力、核能、可再生能源市场整体发展情况及未来变化趋势，聚焦中国和世界能源行业的热点和前沿议题，对亚太地区能源转型所需金属与矿物供应链情况、人民币油气贸易、世界储能技术与节能市场、中国新型能源体系的政策内涵与构建路径、“十四五”时期中国天然气市场发展趋势、中国城市碳达峰指数与市场动量、中国区域发展与能源消费转型体系等问题进行了深入探讨和分析。
2022年全球能源局势
报告指出，回顾2022年，全球新冠疫情反复、乌克兰危机爆发、中美关系更加错综复杂、能源绿色低碳转型进程提速等事件或因素对全球能源市场都有重大影响，能源商品的政治属性进一步凸显。数十年来形成的全球能源生产和消费格局、市场供需形势和价格、贸易走向和渠道受到前所未有的冲击。欧美制裁导致俄罗斯国内石油和天然气供应下降，大量外资企业撤资，石油和天然气外输通道受阻，区域性油气供需失衡，并进一步拉高了国际油气价格。同时，欧洲从全球其他地区“寻油找气”打破了能源市场既有的平衡，欧盟对俄罗斯的油气限价扭曲了市场机制，地缘政治局势的持续演进将推动全球油气格局进入深度调整期。
我国能源转型战略
“我国现已进入能源战略转型的关键期，经济效益、能源安全和环境保护是驱动能源多元化发展的三大基石，能源高质量发展是支撑经济社会可持续发展的先决条件，大力发展可再生能源是推动能源高质量发展的必由之路。”报告认为，能源改革需充分考虑国情，我国是煤炭消费和生产大国，可再生能源在中国整体能源结构中的比例仍然很低，而且普遍存在供能稳定性较差、生产成本相对较高以及关键技术仍需攻坚等问题，短期内难以满足保障国家能源安全的要求。因此，当前应立足我国基本国情和所处发展阶段，在保障能源安全供应的前提下推进能源清洁低碳转型。要加强煤炭清洁高效低碳利用，加快低碳转型并统筹构建多能互补能源系统，推动可再生能源成为未来能源供应增量的主体，打造新型储能成为未来电力系统的“压舱石”，保障能源供给安全，支持社会经济发展。
课题组提出，具体来说，需要立足我国基本国情，科学合理制定可再生能源中长期发展专项规划，科学统筹并有序推进可再生能源行业发展。协调发展新能源产业链各个环节，应对大规模新能源接入可能带来的电力安全与稳定性挑战。培育“风光水电+氢储能”一体化应用新模式，构建电源侧储能、电网储能、需求侧响应协调发展机制，开展跨季节热储能技术与工程示范。同时完善可再生能源补贴退坡制度设计，提升可再生能源补贴的精准性和有效性，消除市场对国补退坡的担忧，以及可能引致的产能过剩和价格战。
新型储能的发展
具体到储能问题上，报告认为，打造新型储能将成为未来电力系统的“压舱石”。在“双碳”目标的具体指引下和新型电力系统的构建过程中，未来我国电力系统中，风光等新能源装机的占比将不断提高，并且会逐渐挑起电力供应的“大梁”。
从市场规模看，风电、光伏等新能源未来装机潜力巨大。第一，全国已有25个省（区、市）的676个市、县申报了整县光伏试点，以每县20万千瓦新增装机计算，新增量将达到13500万千瓦。第二，国家发展改革委、国家能源局正在推进100吉瓦的大型光伏、风电基地建设，将成为集中式光伏及风电装机规模进一步扩大的重要驱动力。第三，国务院《2030年前碳达峰行动方案》要求，到2025年，城镇建筑可再生能源替代率达到8%，新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。
从政策看，2021年7月23日，《国家发展改革委国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见》明确提出，到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，预计2025年装机规模达3000万千瓦以上。
从应用看，储能装置可实现在时间维度上“搬运”电能，宛如一个超大号的“充电宝”，在风光等新能源大发时或者用电低谷时及时充电，在风光等新能源出力小或者用电高峰时快速放电，能有效平衡发电和用电“时间差”，还能配合常规火电等参与电力系统调峰调频。
保障能源供给安全
专家指出，保障能源供给安全，才能支持社会经济发展。能源安全事关经济社会发展全局，党的二十大报告突出了能源安全的重要性，保障能源系统安全稳定运行是近中期能源转型的首要前提。结合当前国内外形势及近中期演变，我国能源需要“靠得住、用得起、能做主”，应系统谋划能源供应的充足性、可靠性、价格可承受性、稳定性，尤其是大规模、高比例可再生能源接入电力系统后，更要考虑各类不确定性事件的潜在影响，发挥煤炭等化石能源在保障能源安全底线方面的关键作用。充分论证化石能源的减量及退出，避免过程冒进，确保能源系统以安全可靠、经济可行的方式满足经济社会发展需求，有关成本分摊安排需有可操作性，以支撑“双碳”战略目标的稳健实现。
新型储能电池技术
最近，一种新型的液态金属电池——锑电池的问世，备受市场关注。因其结构简单、制造成本低、循环寿命长和安全性高等优势，迅速成为储能市场的佼佼者。
液态金属锑电池于 2009 年被提出，锑（Sb）为元素周期表中 VA 族准金属元素，价格低廉（$1.8mol-1），且具有独一无二的物化特性，因此锑Sb 应用于液态金属电池正极具有明显的优势。
综合考虑锑金属本身特性，锑电池技术具有以下几方面优势：
（1）本征安全性。锑金属本身活泼性远低于锂、钠等碱金属，遇空气不起火，具有阻燃特性，锑及其化合物一直广泛应用在防火剂和阻燃剂中。新型的锑金属电池液态反应界面无固态枝晶产生，能从根本上阻止安全事件发生。
（2）储能体积能量密度大、续航能力强。现有锂离子电池体积能量密度约 450Wh/L，且只能以电能形式充能，续航能力不足。液态锑电极体积能量密度达 3.27 kWh/L，远高于现有锂离子电池电极体系；此外，液态锑电极能量耗尽后可使用多种燃料充能，维持电能供应，既是“蓄电池”又是“发电站”。
（3）循环寿命长。锂离子电池正负极均为固态电极，长期充放电循环会导 致电极发生形变，甚至电极结构坍塌，影响循环寿命；液态锑金属电极具有动 态自修复反应界面，充放电过程无结构变化，不产生记忆效应。
文章来源： 中国青年网 中国社会科学网
