三、储能技术

三、储能技术

储能技术是促进德国能源转型的重要驱动因素,同时可以与其他能够提升高比例可再生能源电力系统灵活性的技术相结合,例如电网扩容、需求响应和能源效率技术。

(一)技术总体介绍

根据2021全球储能专利申请量来看,德国是储能第四大技术来源国,占比9.34%,仅次于中国(35.75%)、日本(19.99%)和美国(15.27%)[5]。根据德国能源研究项目,储能技术资助领域包括:储电(电池、压缩空气储能、虚拟储能、冷凝器、飞轮以及抽水蓄能)、材料储能(将任意量的电能转换为氢气和甲烷、地质储能、高效释放存储材料中的电能)、储热(针对太阳能光热电站的材料和设计原则,供应楼宇使用或输入供热管网)、综合领域(分布式储能设施管理、制造工艺、系统分析、储能设施的公众接受度)。

(二)技术应用场景

按照技术类别来看,德国储能技术应用项目主要集中在锂离子电池、热能存储、液流电池等领域(图8-22)。按照行业类别来看,机械储能重点关注抽水蓄能,电化学储能则主要聚焦于大规模和小规模储能方案以及电动汽车向电网服务方案,化学储能则基于氢气(电制氢)和合成气体的储能方案。

(三)技术发展方向

预计重点技术今后集中在家用电池和兆瓦级储能系统、高温储存卡诺电池、大型热泵相关技术的攻克。

图8-11 德国储能系统及对应技术类型

资料来源:中德能源与能效合作伙伴(2020)。

固态电池:被誉为下一代蓄能器,基于存储时间更长、安全性更高等优势的存在,在电动汽车方向被视为一种最优前途的技术。

高温储存卡诺电池:有望解决全球面临的可再生电能储能难题,并且能够给出相比于传统电池储能更为经济、环境友好的储能方案,涉及相关技术目前已经成熟,如抽热储能技术或称为热泵储电技术、液态空气储能等。

大型热泵:通过用大规模热泵等创新制热技术取代用于区域供暖的燃煤和燃气供热电厂,可以进一步提高区域供暖的利用率。