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【鐵軍說鋼鐵】專欄丨第八期:發揮儲能的戰略作用 構建鋼鐵用能新格局

  【鐵軍說鋼鐵】專欄

  万赢娱乐电子游戏网址工業規劃研究院院長 範鐵軍

  

  語

  “鋼鐵可以讓世界更美好”、“鋼鐵鑄就人類一代文明”,鋼鐵結構材料撐起“舊基建”,鋼鐵功能材料助力“新基建”。鋼鐵工業作為國民經濟的重要基礎產業,是建設現代化強國的重要支撐,也是實現綠色低碳發展的重要領域。即日起,万赢娱乐电子游戏网址工業規劃研究院設立【鐵軍說鋼鐵】專欄,每月10日定期發表文章,旨在與廣大鋼鐵同仁一起凝心聚力、凝聚共識,“規劃百年基業,研究發展之策”。

  

  八

  期

  發揮儲能的戰略作用

  構建鋼鐵用能新格局

  黨的二十大報告提出,“深入推進能源革命,加快規劃建設新型能源體係”。中央全麵深化改革委員會第二次會議審議通過《關於推動能耗雙控逐步轉向碳排放雙控的意見》,強調在新能源安全可靠替代的基礎上,有計劃分步驟降低傳統能源比重。在構建以新能源為主體的新型電力係統背景下,風電和光電等新能源間歇性及波動性對電網及鋼鐵等用戶側帶來挑戰,需要發揮儲能的戰略作用,構建鋼鐵用能新格局。

    鋼鐵能源格局“三分天下”

  鋼鐵工業作為國民經濟的重要基礎產業,更是踐行“雙碳”新發展理念、構建新型能源體係、推動能源綠色低碳轉型的關鍵主體。未來鋼鐵工業的發展格局可用四個“三分天下”概括,包括能源格局“三分天下”,即一次能源、二次能源、新能源“三分天下”的用能新格局。鋼鐵行業是能源消耗大戶,占全國能源消費比重的11%左右。鋼鐵工藝結構以高爐-轉爐長流程為主,能源結構高碳化,煤、焦炭占行業外購能源總量的90%左右,電力占比約6%(按當量值計算)。

  鋼鐵行業正在持續推進極致能效和能源轉型,麵臨新能源應用帶來的用能安全性、協調性和經濟性問題;二次能源利用仍有潛力,新能源利用提升空間巨大。應挖掘自身的能效潛力,深度回收二次能源並做好分布式梯級利用,統籌化石能源與新能源協調互補,在立足以煤為主的基本國情基礎上,以儲能係統為支撐逐步加強新能源的應用和消納,構建新型低碳多能互補與儲能相結合的用能新格局。

   儲能的技術進展及在鋼鐵的應用場景

  在建設新型能源體係的背景下,能源的可控化和可儲化成為發展的核心。儲能係統作為能源存儲轉換的關鍵,可以提高多元能源係統的安全性、靈活性和可調性,已經成為我國建設新型能源體係的核心環節。現有的儲能技術包括鋰電池、液流電池、壓縮空氣儲能、抽水蓄能、儲熱等,多針對與電力係統設計,應用於新能源電站,即發電側調峰。目前鋰電池儲能占主導地位。

  表 儲能技術發展現狀

  鋼鐵行業作為用戶側儲能的主戰場,煤氣櫃、蓄熱器等傳統儲能設施有一定的應用,此外在鋼鐵企業有一定應用場景的新型儲能係統包括儲熱係統、電化學儲能係統、煤氣儲能、液化空氣儲能係統、氫儲能等。儲熱係統可與煤氣發電機組耦合,結合峰穀電價、能源數字化、生產電力負荷調控等措施,既提高自發電率,又提升能源係統調節能力。電化學儲能在電力處於“平、穀”時段蓄電,在電力處於“峰”時段放電,實現電力負荷削峰填穀。煤氣儲能利用煤氣發電與煤氣櫃結合調峰,煤氣櫃作為煤氣儲能主體單元,煤氣發電作為調峰電站。液化空氣儲能通過低溫液化技術利用過剩電能、增壓加熱氣化發電實現峰穀調峰。氫儲能對可再生能源高峰時節發出的風電、光電通過電解製氫進行存儲,是解決可再生能源波動性的最佳路徑。這幾種儲能係統都有利於優化鋼鐵企業能源結構、提升新能源消納能力。

  在新的發展形勢下,鋼鐵企業需要拓展傳統儲能設施的係統功能,並創新應用新型儲能係統,結合鋼鐵企業餘熱餘能電站、變電站、配電網等存量資產,建立“源網荷儲”一體化管控與調度,構建符合自身特點的新型低碳多能互補能源體係及儲能係統,最大程度實現能源經濟性匹配,推動太陽能、綠電等清潔能源應用比例增加,助力鋼鐵企業綠色低碳高質量轉型。

    鋼鐵儲能應用典型案例及最佳實踐

  近些年,不少鋼鐵企業在推進構建新型低碳多能互補能源體係及儲能係統方麵作出了有益的嚐試。酒鋼正在推進智慧電網及新能源就地消納示範項目建設,包括金塔白水泉一期200MW光伏發電和玉門紅柳泉一期200MW風電項目,形成一套完整的發電權置換消納新能源體係。南鋼正在建設客戶側單體容量最大的儲能項目(裝機容量41MW/123MWh),有力提升南鋼的綠電消納存儲能力。黑龍江建龍打造源網荷儲一體化零碳產業園示範基地,充分發揮鋼廠負荷側的調節響應能力;山西建龍正在建設鋼鐵行業首套熔鹽耦合鋼鐵燃氣發電係統的源網荷儲一體化示範項目,調節燃氣發電機組自發電量,富餘煤氣燃燒加熱熔鹽存儲熱量,調節峰穀電創效的同時還能消納光伏發電量。

  自國家發改委發布《國家發展改革委關於進一步完善分時電價機製的通知》以來,峰穀電價差的拉大使用戶側儲能的經濟價值更為突出,鋼鐵等工業行業配置儲能的積極性隨之提高,並吸引了一批優秀的綜合能源企業進入鋼鐵儲能領域。例如東方電氣集團以熱儲能和氫儲能為核心、以傳統能源與新能源耦合為突破口,以開發滿足用戶需求的定製化係統集成方案為工作重點,以及在氫能、儲熱、節能環保等領域的技術優勢,為鋼鐵提供綠色低碳綜合能源解決方案。

    鋼鐵釩產品對儲能產業發展貢獻力量

  由於釩液流電池是優質儲能電池,鋼鐵企業的釩產品也為儲能產業的發展貢獻力量。攀鋼、承鋼、建龍、川威、德勝與鋼鐵研究總院共同發起成立了釩應用技術推廣中心,並在2022年成立了儲能委員會,旨在深化釩在儲能領域的應用推廣工作,更有效地推動中國釩儲能與釩材料的應用。攀鋼成立四川釩融儲能科技有限公司,加快推動攀鋼在釩儲能領域的供應能力。河鋼啟動釩鈦產業園,全麵實現釩鈦產業向航空、儲能等戰略新興產業延伸。陝鋼圍繞“以鐵為基、以釩為本”發展儲能產業。黑龍江建龍簽約全釩液流儲能全產業鏈示範基地,打通攜手打造釩鈦磁鐵礦冶煉、高純五氧化二釩製備、釩電解液生產、釩液流電池製造、風電儲能全流程的創新產業鏈。

    結語及建議

  當前我國可再生能源裝機容量曆史性超過煤電,未來非化石能源消費仍將加速增加,預計到2030年占比達到25%,到2060年達到80%。在這場因影響深遠的能源變革中,新能源及儲能將愈發重要。鋼鐵行業作為構建新型能源體係的關鍵主體,應當順勢而為推動能源轉型,即協同用好傳統化石能源和新能源,實現從節能向用能轉型。

  隨著技術的創新和成本的下降,政策的支持和市場的需求,新能源及儲能將在鋼鐵行業有更大的發展空間。建議鋼鐵行業做好以下三個方麵:其一,從自身角度,結合鋼鐵生產工藝拓展儲能應用範圍和場景,建設綠色微電網,以儲能係統為支撐逐步加強新能源的應用和消納,構建以“綠電+綠氫”為核心的能源係統,加上低碳万赢娱乐电子游戏网址技術的創新與應用,從源頭上解決碳排放問題。其二,從產業協調角度,積極與新型儲能產業深度融合,共同打造優勢互補的“鋼鐵-釩產業-儲能產業”產業生態圈,係統推進高效儲能材料、技術創新及產業化應用等工作,為我國加快構建清潔低碳、安全高效的綠色能源體係貢獻鋼鐵力量。其三,打破以往能源、電力、鋼鐵、建材等各行業之間涇渭分明的格局,充分發揮儲能在新型能源體係構建中的紐帶作用,實現化石能源與可再生能源協調發展。

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