負荷と供給源」から「供給源ネットワーク負荷貯蔵」へ新しいエネルギー貯蔵が未来のエネルギー変化を牽引する

第7回虹橋国際経済フォーラム（HIEF）のサブフォーラム「未来のエネルギー転換を推進する新エネルギー貯蔵」が11月5日、国家会展中心（上海）で開催された。国家エネルギー局党組委員で国家エネルギー局副局長の任景東氏は講演で、新エネルギーの大規模な発展は電力系統の安全で安定した運用に新たな課題をもたらしており、電力系統の調整を代表する新エネルギー貯蔵の開発を加速させることが急務であると指摘した。

新エネルギー貯蔵技術、産業と展望に焦点を当て、参加した業界の専門家は積極的に提案を行った。多くの専門家は、新エネルギー貯蔵は、カーボンピークを達成するために、重要なサポートのカーボンニュートラルの目標は、新エネルギー産業の新産業を誕生させるだろう、世界の国々は、エネルギー戦略と重要な分野の機器製造業の新たな高みをつかむためになっていると述べた。近年、中国の新エネルギー貯蔵産業は、技術や設備の研究開発、実証プロジェクトの建設、ビジネスモデルの探求、政策システムの構築など、重要な進展の側面だけでなく、技術的な成熟度、収益性、容量の利用ボトルネック。

負荷と供給源」から「供給源ネットワーク負荷貯蔵」へ。

新しいエネルギー貯蔵は、新しいタイプの電力システムを構築することであり、新しいタイプのエネルギーシステムの構築は重要な技術であり、基本的な設備です。国際ユーラシア科学アカデミー、華北電力大学学術委員会副主任の牛東暁氏は、新型電力システムには2つの核心的特徴があり、1つは新エネルギーの吸収を強化することで、より高い割合の新エネルギーを送電網に取り込むことができるようにすることである。「ソースネットワーク、負荷とストレージ"）の洗練された相乗的運用を実現する。エネルギー貯蔵技術は、新しい電力システムの重要な構成要素となっている。

「新しいエネルギー貯蔵技術とは、揚水発電以外のエネルギー貯蔵方法を指し、電気化学的エネルギー貯蔵（鉛蓄電池、リチウム電池、液流式電池など）、機械的エネルギー貯蔵（圧縮空気エネルギー貯蔵、フライホイールエネルギー貯蔵など）、化学的エネルギー貯蔵（水素エネルギー貯蔵など）、熱（低温）エネルギー貯蔵技術が含まれるが、これらに限定されない。」系統側エネルギー貯蔵技術の主な目的は、系統の周波数と電圧の安定性を維持し、系統の信頼できる運用を確保することです。新しいエネルギー源は環境に優しく、再生可能であるという利点がありますが、その出力が不安定であるため、送電網の安定性に課題があります。エネルギー貯蔵技術は、電力需要が低いときにエネルギーを貯蔵し、ピーク時に放出することで、系統負荷のバランスをとる効果的な対処戦略を提供します。」

「さらに、エネルギー貯蔵技術は、電力市場取引に参加し、裁定取引のために電力価格の変動を利用することができる。さらに牛東暁氏は、電力価格が安いときに電力を蓄え、電力価格が高いときに電力を売って経済的利益を得ることは、市場メカニズムに基づく経済行動であると述べた。

近年、電力系統の運用形態は、「負荷とともに電力を供給する」方式から、「負荷とともに電力を供給する」方式へと、複数の相互作用的な転換が進んでいる。牛東暁の紹介によると、過去数十年間、電力系統は主に「負荷に追随する電源」の原則に従っていた。電源ネットワーク負荷貯蔵」モードでは、電力負荷とエネルギー貯蔵設備を細かく制御することで、電力系統の周波数と電圧の変動をより効果的に抑制し、電力系統の安定性を高めることができる。このモデルの導入は、電力系統の相互作用効果と運用効率を向上させるだけでなく、運用コストを削減し、系統の安全性と信頼性を高めるのに役立つ。

中国工程院院士で上海交通大学カーボン・ニュートラル発展研究院院長の黄振氏は、エネルギー供給側の変革の一般的な傾向は電力の脱炭素化であり、風力発電や太陽光発電を含む再生可能エネルギー源は補完的なエネルギー源から主要なエネルギー源へと移行しつつあると述べた。 CCUS（炭素回収・利用・貯蔵）火力発電や、保証された調整電源としての原子力発電とともに、ゼロ・カーボン電力システムを形成している。これに基づいて、グリーン電力代替、グリーン燃料代替、グリーン原料代替が、需要側の再電化と間接電化によって達成される。

「エネルギー・グリーン転換は、何百万、何千億もの投資と産業機会を引き起こし、多くの新技術、新産業、新ビジネスモデルが生まれるだろう」。と黄鎮は語った。

長寿命で安全性の高い新エネルギー貯蔵技術の開発

デュアルカーボン」の目標を達成するためには、新エネルギー貯蔵と切っても切れない関係にある。中国科学院南方科学技術大学カーボン・ニュートラル・エネルギー研究院院長の趙天祥氏は、中国の現在のエネルギー構造は化石エネルギーが支配的で、そのうち太陽エネルギーと風力エネルギーの割合は5％と比較的小さいと述べた。カーボンニュートラルの目標を達成するためには、太陽エネルギーと風力エネルギーの比率を60％以上に高め、エネルギーミックスにおける支配的な勢力にすることが計画されていた。エネルギー転換のプロセスは、主に新エネルギーの制御不能な性質が原因で、期待通りには進んでいない。新エネルギーの利用を拡大するためには、長寿命で安全性の高いエネルギー貯蔵技術の開発が必要である。

「太陽エネルギーと風力エネルギーの利用を拡大する上での課題は、これら2つのエネルギー源の不安定性をいかに克服するかである。趙天寿氏は、エネルギー貯蔵技術はこれらのエネルギー源の変動を平準化し、実際の利用効率を向上させることができると述べた。エネルギー貯蔵技術は、新しい電力システムにおいて重要な役割を果たし、発電側、系統側、利用者側で重要な役割を果たすことができる。

Zhao Tianshou氏は、発電側では、現在の政策では、再生可能エネルギープロジェクトに2〜4時間のエネルギー貯蔵を割り当てるよう求めていると述べた。太陽光発電や風力発電の割合が増えるにつれ、電力供給の中断を避けるために、必要な蓄電時間はこれらのエネルギー源の断続的な性質をカバーする必要がある。送電網側では、中国は風力発電と太陽光発電の送電のために多くの地域間送電網を設立しているが、発電側の電力変動と需給のミスマッチのために、これらの送電網では通常、谷間の時間帯に6時間以上の送電電力が不足するため、ピークを削り谷間を埋め、送電網とその送電能力の利用率を向上させるために、これらの時間帯をカバーできる蓄電技術が必要となる。

趙天祥によれば、大規模なエネルギー貯蔵技術には3つの基本要件がある。第1に安全性と信頼性、第2に経済性、費用対効果の高いエネルギー貯蔵技術のみが広く受け入れられる。

データによると、中国のエネルギー貯蔵設備は主に揚水発電とリチウムエネルギー貯蔵に基づいており、市場シェアは98％を超えている。昨年、新しいリチウムベースのエネルギー貯蔵の設置規模は31.4GWに達し、前年比260％増となった。しかし、蓄電設備の利用率はわずか9％だった。「これは主に、既存のエネルギー貯蔵技術がまだ完全に成熟していないこと、安全性の課題や地理的な制約に直面していること、特に長時間エネルギー貯蔵ソリューションが不足していることに起因する。とZhao Tianshou氏は語った。

高い安全性、容易な拡張性、長いサイクル寿命などの利点を持つ新しいタイプのエネルギー貯蔵技術として、液式フロー電池は有望な長時間エネルギー貯蔵技術とみなされている。全ライフサイクルコストから見ると、液式フロー電池のkWhあたりのコストはリチウム電池や揚水発電と同等か、それよりも低く、設置容量は将来的にリチウム電池や揚水発電と同等になると予想される。

2019年ノーベル化学賞受賞者でニューヨーク州立大学ビンガムトン校のスタンリー・ウィッティンガム教授は基調講演で、リチウム電池システムは今後5年から10年は市場の支配的な地位を保つだろうと述べた。リチウム電池は数億個単位で生産されており、価格もすでに非常に安いため、他の電池システムがリチウム電池に対抗するのは難しいからだ。

「中国でも世界でも、ナトリウム系電池に対する関心は高いが、個人的には、その市場は非常に限られていると思う」。ウィッティンガムによれば、ナトリウム系電池のエネルギー密度はリチウム系電池の半分であり、コストと安全関連の高いシステムバランスが要求されるという。さらに、燃料電池は、特に大型輸送シナリオにおいて重要な役割を果たすだろう。長距離を走行する大型トラックは、現在のバッテリーでは航続距離の要件を満たすことが難しく、水素燃料電池が必要になる可能性が高い。

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新規エネルギー貯蔵の設置規模が初めて揚水発電を上回る 2025年「価格競争」が続く可能性

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新規エネルギー貯蔵の設置規模が初めて揚水発電を上回る 2025年「価格競争」が続く可能性

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