中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：過去30年，中國經(jīng)歷了高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但也為此付出了沉重的環(huán)境代價(jià)，能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫。伴隨我國新能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日漸成為各方關(guān)注的重點(diǎn)。
世界各國都很重視儲(chǔ)能領(lǐng)域的投資。預(yù)計(jì)2014年到2020年，僅中國電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能市場規(guī)模就將超過100億美元。這是全聯(lián)新能源商會(huì)和漢能集團(tuán)日前發(fā)布《全球新能源發(fā)展報(bào)告2014》下稱《報(bào)告》中的一項(xiàng)重要結(jié)論。
儲(chǔ)能應(yīng)用主要集中在可再生能源發(fā)電移峰、分布式能源及微電網(wǎng)、電力輔助服務(wù)、電力質(zhì)量調(diào)頻、電動(dòng)汽車充換電等，是解決新能源電力儲(chǔ)存的關(guān)鍵，也因此備受企業(yè)青睞。
但在技術(shù)路線眾多的前提下，誰能在經(jīng)濟(jì)性、工藝上突圍，才是搶占市場的關(guān)鍵。
國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心主任李俊峰表示：“真正影響未來能源大格局的就是儲(chǔ)能技術(shù)，一旦儲(chǔ)能技術(shù)能夠突破了，其他的都好解決。”
據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟項(xiàng)目庫不完全統(tǒng)計(jì)，從2000年～2013年底，中國共有76個(gè)規(guī)劃、在建和已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目(不含抽蓄、儲(chǔ)熱及壓縮空氣)。其中，已投運(yùn)的項(xiàng)目在電力系統(tǒng)的累計(jì)裝機(jī)量為53.7MW，占全球裝機(jī)規(guī)模的7%。2011年，由于國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范項(xiàng)目的開展，裝機(jī)規(guī)模增速大幅提升，同比2010年增長了百倍。
中央千人計(jì)劃國家特聘專家，中國電力科學(xué)院配電網(wǎng)規(guī)劃與資產(chǎn)管理首席專家馬釗表示，儲(chǔ)能技術(shù)是電力系統(tǒng)、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及電能生產(chǎn)消費(fèi)變革的重要支撐性技術(shù)。它可以對未來智能電網(wǎng)提供各種不可或缺的實(shí)際應(yīng)用。儲(chǔ)能技術(shù)將是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分，涉及其建設(shè)的各個(gè)主要環(huán)節(jié)。同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)在接納風(fēng)電、太陽能發(fā)電等間歇性新能源入網(wǎng)方面也發(fā)揮著不可或缺的重要作用。發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)的重要意義還包括削峰填谷、調(diào)節(jié)節(jié)約能源、提高電力電網(wǎng)系統(tǒng)效率延遲建設(shè)投資、保證電力電網(wǎng)系統(tǒng)安全等方面。
能源變革的迫切需求
儲(chǔ)能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運(yùn)行過程中―采、發(fā)、輸、配、用、儲(chǔ)六大環(huán)節(jié)中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲(chǔ)能環(huán)節(jié)后，可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理， 消除晝夜間峰谷差，平滑負(fù)荷，不僅可以更有效地 利用電力設(shè)備，降低供電成本，還可以促進(jìn)可再生能源的應(yīng)用，也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整 頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段。儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用必將在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、調(diào)度、控制等方面帶來重大變革 。
近幾十年來，儲(chǔ)能技術(shù)的研究和發(fā)展一直受到各國能源、交通、電力、電訊等部門的重視。電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢能、動(dòng)能、電磁能等形態(tài)存儲(chǔ)，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲(chǔ)能四大類型。其中物理儲(chǔ)能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能;電磁儲(chǔ)能包括超導(dǎo)、超級(jí)電容和高能密度電容儲(chǔ)能;電化學(xué)儲(chǔ)能包括鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲(chǔ)能; 相變儲(chǔ)能包括冰蓄冷儲(chǔ)能等。
化石能源呈逐年下降趨勢，化石能源在整個(gè) 20 世紀(jì)所占的份額均在93%以上，其中煤炭能源占為主要部分，2050 年化石能源份額將減至 70%以下。
對新能源和可再生能源的研究和開發(fā)，尋求提高能源利用率的先進(jìn)方法，已成為全球共同關(guān)注的首要問題。對中國這樣一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國來說，既有節(jié)能減排的需求，也有能源增長以支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，這就需要大力發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)。
日益增長的能源消費(fèi)，特別是煤炭、石油等化石燃料的大量使用對環(huán)境和全球氣候所帶來的影響使得人類可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)面臨嚴(yán)峻威脅。據(jù)預(yù)測，如按現(xiàn)有開采不可再生能源的技術(shù)和連續(xù)不斷地日夜消耗這些化石燃料的速率來推算，煤、天然氣和石油的可使用有效年限分別為100年～120年、30年～50年和18年～30年。顯然，21世紀(jì)所面臨的最大難題及困境可能不是戰(zhàn)爭及食品，而是能源。
儲(chǔ)能本身不是新興的技術(shù)，但從產(chǎn)業(yè)角度來說卻是剛剛出現(xiàn)，正處在起步階段。到目前為止，中國沒有達(dá)到類似美國、日本將儲(chǔ)能當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)加以看待并出臺(tái)專門扶持政策的程度，尤其在缺乏為儲(chǔ)能付費(fèi)機(jī)制的前提下，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化模式尚未成形。
我國現(xiàn)有系統(tǒng)中儲(chǔ)能主要分布在新疆、青海和四川。仍能源分布可見能，容量僅占總裝機(jī)容量1.7%左右，遠(yuǎn)沒有達(dá)到東部地區(qū)京、津、冀、魯、蘇、滬、浙、閩、粵的合理水平，且尚未建立用于瞬態(tài)電能質(zhì)量管理。近20年來，我國由于系統(tǒng)失穩(wěn)造成的大停電。事故已達(dá)140余起，每次損失數(shù)千萬元乃至數(shù)億。因此，迫切需要建立起以多點(diǎn)儲(chǔ)能裝置支撐東西部資源發(fā)展不均，有效地支持電網(wǎng)的系統(tǒng)電壓和頻率，穩(wěn)定我國特有的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
當(dāng)前我國儲(chǔ)能技術(shù)的現(xiàn)實(shí)需求有如下幾方面：
1.風(fēng)力發(fā)電
風(fēng)力發(fā)電自身所固有的隨機(jī)性、間歇性特征，決定了其規(guī)?；l(fā)展必然會(huì)對電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來顯著影響，另外風(fēng)力發(fā)電往往在后半夜進(jìn)入發(fā)電高峰，而此時(shí)正是用電低谷，所以棄風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重。因此必須要有先進(jìn)的大容量儲(chǔ)能技術(shù)做支撐，以穩(wěn)定風(fēng)機(jī)輸出，且能錯(cuò)時(shí)發(fā)電，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的利用率，降低損耗。
研究表明，如果風(fēng)電裝機(jī)占裝機(jī)總量的比例在10%以內(nèi)，依靠傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)以及增加水電、燃?xì)鈾C(jī)組等手段基本可以保證電網(wǎng)安全;但如果所占比例達(dá)到20%甚至更高，電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運(yùn)行將面臨巨大挑戰(zhàn)。目前為了減少對電網(wǎng)的沖擊，每一臺(tái)風(fēng)機(jī)需要配備其功率4%的后備蓄電池。另外還需要大約相當(dāng)于其功率1%的蓄電池用于緊急情況時(shí)收風(fēng)葉以保護(hù)風(fēng)機(jī)。電網(wǎng)對風(fēng)電輸出平穩(wěn)性的要求已成為風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，風(fēng)電與電網(wǎng)的矛盾越來越突出。如果需要平滑風(fēng)電90%以上的電力輸出，需要為風(fēng)電場配置20%左右額定功率的儲(chǔ)能電池;如果希望風(fēng)電場還能具有削峰填谷的功能，將需要配備相當(dāng)于40-50%功率的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能電池;如果風(fēng)機(jī)離網(wǎng)發(fā)電，則需要更大比例的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能電池。
中國風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)2020年中國風(fēng)電裝機(jī)會(huì)突破150GW，將占到全國發(fā)電量的10%左右。
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是我國的多數(shù)風(fēng)電場屬于“大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送”，對電網(wǎng)的運(yùn)行和控制提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。大容量儲(chǔ)能產(chǎn)品成為解決電網(wǎng)與風(fēng)電之間矛盾的關(guān)鍵因素。即使按照風(fēng)電調(diào)控最低要求計(jì)算，5%的風(fēng)電儲(chǔ)能比例，2009年儲(chǔ)能電池的需求就將達(dá)到1GW，2020年儲(chǔ)能電池的需求將達(dá)到5GW;如果需要平滑90%以上的風(fēng)電輸出，儲(chǔ)能電池的需求還要增加3倍以上。
2.光伏發(fā)電
光伏發(fā)電是顯著受天氣影響的，對于目前大型光伏發(fā)電場主要是并網(wǎng)發(fā)電，但總的說來裝機(jī)容量在電網(wǎng)中所占比例非常小，其波動(dòng)可以忽略不計(jì)。但隨著時(shí)間推移，其所占比例越來越大之后，不得不考慮儲(chǔ)能技術(shù)以平滑其輸出，減小對電網(wǎng)的影響。
目前來說，光伏發(fā)電對儲(chǔ)能電池的需求更多體現(xiàn)在離網(wǎng)型光儲(chǔ)或風(fēng)光儲(chǔ)項(xiàng)目上。
3.電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻
由于我國電力系統(tǒng)煤電比例較高，核電不參與調(diào)峰，水電、燃?xì)獍l(fā)電等調(diào)峰較好的電源所占比例較低，造成電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和調(diào)控管理困難。系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻也成為限制電網(wǎng)接受清潔能源的一個(gè)主要因素。
為應(yīng)對城市尖峰負(fù)荷，電力系統(tǒng)每年都要新增大量投資用于電網(wǎng)和電源后備容量建設(shè)，但利用率卻非常低。以上海為例，2004年～2006年間，為解決全市每年只有183.25小時(shí)的尖峰負(fù)荷，僅對電網(wǎng)側(cè)的投資每年就超過200億元，而為此形成的輸配電能力的年平均利用率不到2%。東北風(fēng)電在發(fā)展中首先面臨的也是調(diào)峰和調(diào)頻的問題，需要儲(chǔ)能技術(shù)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)公司共同承擔(dān)責(zé)任并解決調(diào)峰問題。
電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段一直是抽水蓄能電站。由于抽水蓄能電站需建上、下兩個(gè)水庫，受地理?xiàng)l件限制較大，在平原地區(qū)不合適。采用大容量儲(chǔ)能電池的小型調(diào)峰系統(tǒng)從微觀角度多點(diǎn)調(diào)峰，不受地理?xiàng)l件限制，可大可小設(shè)計(jì)靈活，是抽水蓄能電站的有益補(bǔ)充。
4.通訊基站
通信基站和通信機(jī)房需要蓄電池作為后備電源，且時(shí)間通常不能少于10小時(shí)。對通訊運(yùn)營商來講，安全穩(wěn)定可靠和使用壽命是最重要的，在這一領(lǐng)域，流體釩電池有著鉛酸電池?zé)o法比擬的先天優(yōu)勢：壽命長，維護(hù)簡單，能量存儲(chǔ)穩(wěn)定、控制精確、自放電少，可便捷調(diào)整能量的存儲(chǔ)量，總體使用成本低。
通信網(wǎng)絡(luò)中的基站動(dòng)力系統(tǒng)中通常使用柴油發(fā)電機(jī)，在停電時(shí)提供長時(shí)間動(dòng)力。柴油機(jī)在備用動(dòng)力系統(tǒng)投資中占了很大一部分，而且需要持續(xù)不斷的機(jī)械維護(hù)以保證其可靠性;在實(shí)際應(yīng)用中，柴油機(jī)的利用率很低，因此其單位時(shí)間的使用成本比較高;系統(tǒng)中經(jīng)常使用的鉛酸電池由于自放電的原因，也需要經(jīng)常維護(hù)。流體釩電池完全可以替代動(dòng)力系統(tǒng)中的鉛酸電池和柴油機(jī)的動(dòng)力組合，提供高可靠性的直流電源的能量存儲(chǔ)解決方案。流體釩電池還可以很好地與網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域使用的地理分布很廣、數(shù)量眾多的太陽能電池進(jìn)行很好的匹配，替代目前太陽能供電系統(tǒng)中通常使用的鉛酸電池，降低維護(hù)量，減少成本，提高生產(chǎn)率。
5.分布式電站
大型電網(wǎng)自身的缺陷，難以保障電力供應(yīng)的質(zhì)量、效率、安全可靠性要求，對于重要單位和企業(yè)，往往需要雙電源甚至多電源作為備份和保障。分布式電站可以減少或避免由于電網(wǎng)故障或各種意外事件造成的斷電。醫(yī)院、指揮控制中心、數(shù)據(jù)處理和通訊中心、商業(yè)大樓、娛樂中心、政府要害部門、制藥和化學(xué)材料工業(yè)、精密制造工業(yè)等領(lǐng)域是分布式電站發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，流體釩電池可以在分布式電站的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
對于目前很多遠(yuǎn)離主電網(wǎng)的場合，如海島、哨所、采礦采油井、移動(dòng)牧場、野外施工地等，對風(fēng)光儲(chǔ)一體化電站解決方案也提出了真實(shí)的需求。
構(gòu)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
在人類現(xiàn)代文明的發(fā)展中，電網(wǎng)是迄今為止建造的最復(fù)雜的系統(tǒng)工程之一，從發(fā)電，輸電，配電直到用電，電網(wǎng)與國民經(jīng)濟(jì)和我們普通百姓的日常生活無不息息相關(guān)。但目前實(shí)際狀況是：一方面?zhèn)鹘y(tǒng)電網(wǎng)存在智能化程度低、運(yùn)行效率低等諸多亟待解決的問題，另一方面又面臨全球范圍內(nèi)氣候變暖、能源短缺的窘?jīng)r。2003年，美國能源部組織相關(guān)專家對電力工業(yè)的現(xiàn)狀和未來進(jìn)行反思和展望，提出了“智能電網(wǎng)”的概念。中國國家電網(wǎng)公司也明確提出了在2020年之前分三個(gè)階段實(shí)施智能電網(wǎng)建設(shè)的具體規(guī)劃。
發(fā)展智能電網(wǎng)的目標(biāo)是建設(shè)節(jié)能、環(huán)保、高效、可靠、穩(wěn)定的現(xiàn)代化電網(wǎng)，其中與之相配套的一個(gè)很重要的核心環(huán)節(jié)就是發(fā)展大規(guī)模的電力儲(chǔ)能技術(shù)。
儲(chǔ)能是智能電網(wǎng)、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)以及電動(dòng)汽車發(fā)展必不可少的支撐技術(shù)，可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，可以提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本，還可以作為促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段。智能電網(wǎng)的構(gòu)建促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)升級(jí)、推動(dòng)儲(chǔ)能需求尤其是大規(guī)模儲(chǔ)能需求的快速增長，從而帶來相應(yīng)的投資機(jī)會(huì)。
隨著儲(chǔ)能技術(shù)的大量應(yīng)用必將在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、調(diào)度、控制方面帶來變革。儲(chǔ)能技術(shù)關(guān)系到國計(jì)民生，具有越來越重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，目前儲(chǔ)能在中國的發(fā)展剛剛起步。國家應(yīng)該盡快研究儲(chǔ)能技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)基礎(chǔ)研究的投入，切實(shí)鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán);從規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展起始階段就重視環(huán)境因素，防治環(huán)境污染;充分發(fā)揮儲(chǔ)能在節(jié)能減排方面的作用，把對新能源的鼓勵(lì)政策延伸到儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。近年來，我國電網(wǎng)峰谷差逐年增大，多數(shù)電網(wǎng)的高峰負(fù)荷增長幅度在10%左右，甚至更高。而低谷負(fù)荷的增長幅度則維持在5%甚至更低。峰谷差的增加幅度大于負(fù)荷的增長幅度，在電網(wǎng)中引入儲(chǔ)能系統(tǒng)成為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰的迫切需求。
儲(chǔ)能技術(shù)擁有廣泛的應(yīng)用前景，但實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘍?chǔ)能當(dāng)前仍是一個(gè)世界性難題。目前，我國約有40個(gè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，而規(guī)模在1000千瓦級(jí)的項(xiàng)目為數(shù)不多。這些儲(chǔ)能項(xiàng)目多起到示范、探索性作用，并不具備產(chǎn)業(yè)化意義。
由于我國的能源中心和電力負(fù)荷中心距離跨度大，電力系統(tǒng)一直遵循著大電網(wǎng)、大電機(jī)的發(fā)展方向，按照集中輸配電模式運(yùn)行，隨著可再生能源發(fā)電的飛速發(fā)展和社會(huì)對電能質(zhì)量要求的不斷提高，儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。儲(chǔ)能技術(shù)主要的應(yīng)用方向有：風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)，用于偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、工廠及辦公樓供電;通信系統(tǒng)中作為不間斷電源和應(yīng)急電能系統(tǒng);風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)電能質(zhì)量調(diào)整;作為大規(guī)模電力存儲(chǔ)和負(fù)荷調(diào)峰手段;電動(dòng)汽車儲(chǔ)能裝置;作為國家重要部門的大型后備電源等。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，安全性好、效率高、清潔環(huán)保、壽命長、成本低、能量密度大的儲(chǔ)能技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，必將帶動(dòng)整個(gè)電力行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
國家電網(wǎng)公司近期確定的智能電網(wǎng)重點(diǎn)投資領(lǐng)域中包括了大量儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域，如發(fā)電領(lǐng)域的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)項(xiàng)目，配電領(lǐng)域儲(chǔ)能技術(shù)，電動(dòng)汽車充放電技術(shù)等。無論是風(fēng)電還是太陽能發(fā)電，其自身都具有隨機(jī)性和間歇性特征，其裝機(jī)容量的快速增長必對電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全帶來不利影響，所以，必須要有可靠的儲(chǔ)能技術(shù)作為支撐和緩沖。先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)能夠在很大程度上解決新能源發(fā)電的波動(dòng)性問題，使風(fēng)電及太陽能發(fā)電大規(guī)模的安全并入電網(wǎng)。
并網(wǎng)逆變器作為光伏電池與電網(wǎng)的接口裝置，將光伏電池的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能并傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上，在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。并網(wǎng)逆變器性能對于系統(tǒng)的效率、可靠性，系統(tǒng)的壽命及降低光伏發(fā)電成本至關(guān)重要。
儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有利于推進(jìn)風(fēng)電就地消納，在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)梯度轉(zhuǎn)移的大背景下，可考慮在大型風(fēng)電基地附近布局供熱、高耗能產(chǎn)業(yè)，同時(shí)加快建立風(fēng)電場與這些大電力用戶和電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制。國家電網(wǎng)近期確定的智能電網(wǎng)重點(diǎn)投資領(lǐng)域中包括了大量儲(chǔ)能應(yīng)用：發(fā)電領(lǐng)域如風(fēng)光并網(wǎng)及儲(chǔ)能項(xiàng)目，配電領(lǐng)域如儲(chǔ)能技術(shù)、電動(dòng)汽車充電和配電自動(dòng)化等。
根據(jù)國家關(guān)于新能源產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2020年，國家將累計(jì)投資3萬億元大力發(fā)展可再生能源。屆時(shí)，我國可再生能源在全部能源消費(fèi)中將達(dá)到15%。按照市場普遍預(yù)期，2020年我國電力裝機(jī)達(dá)到1500GW，風(fēng)電占比10%，即150GW。配套儲(chǔ)能裝置的功率按照風(fēng)電裝機(jī)容量的15%計(jì)算，約為22.5GW。如果儲(chǔ)能裝置單位千瓦造價(jià)按照4000元/kW計(jì)算，至2020年的10年間，儲(chǔ)能市場規(guī)模約為900億元。
這是一筆龐大的投資，但這筆投資無論如何都得考慮其經(jīng)濟(jì)性。目前的鋰離子電池壽命一般為5年，攤薄至每年的投資接近400億元。倘若這個(gè)配備比例提高10個(gè)百分點(diǎn)，則攤薄至每年的投資將達(dá)到600億元，況且這還不算每年新增的風(fēng)電規(guī)模機(jī)組和其他可再生能源。
積極開發(fā)新能源和儲(chǔ)能技術(shù)，減少人類對化石能源的依賴，已成為業(yè)界和科技界研究的熱門課題。在可再生能源中，風(fēng)能和太陽能因來源豐富、取之不盡、用之不竭，并在利用過程中無環(huán)境污染或污染很小而特別引起關(guān)注，但風(fēng)能和太陽能存在間歇性、不穩(wěn)定性和不可控性等缺陷，為保證其供電的均衡性和連續(xù)性，儲(chǔ)能裝置成為風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵配套部件。因此，在利用太陽能和風(fēng)能的同時(shí)，必須重視儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)。近年來，特別是在《中華人民共和國可再生能源法》出臺(tái)之后，我國風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但大規(guī)模發(fā)展新能源仍存在技術(shù)瓶頸，主要是風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的并網(wǎng)技術(shù)、發(fā)電的間歇性問題需要成熟的儲(chǔ)能技術(shù)加以解決。因此，在新能源裝機(jī)容量提升的同時(shí)，必須同步提升儲(chǔ)能容量，有效地改善其電能輸出質(zhì)量。
北京大學(xué)先進(jìn)電池技術(shù)研究所執(zhí)行所長鄧楠先生表示，可再生能源的特點(diǎn)決定了這種能源要大規(guī)模的應(yīng)用必須依賴于智能電網(wǎng)和儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，而我國在智能電網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)取得了發(fā)展。
首先建立大容量電力儲(chǔ)能裝置對電網(wǎng)的合理使用能起“削峰填谷”作用，即通過儲(chǔ)存電網(wǎng)夜間用電低谷時(shí)充足的閑余電能，然后到白天用電高峰時(shí)反饋輸出平抑，這樣可大大提高發(fā)電設(shè)備的利用效率，為國家節(jié)約巨額投資。我們知道為應(yīng)對因城市發(fā)展出現(xiàn)的用電快速遞增而造成電網(wǎng)不堪負(fù)荷的狀況，電力系統(tǒng)每年都要新增大量投資用于為電網(wǎng)擴(kuò)充容量的基本建設(shè)，但實(shí)際利用率卻非常低。以上海2004年～2006年間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，為解決全市每年約200小時(shí)的高峰用電負(fù)荷，僅對電網(wǎng)側(cè)的投資每年就超過200億元之多，而為此形成的輸配電能力的年平均利用率卻不到2%，造成了很大的浪費(fèi)。
其次大容量電力儲(chǔ)能裝置的建立和發(fā)展還對提高供電可靠性和電能質(zhì)量起了關(guān)鍵作用。我們知道隨著煤、石油等天然能源的日益枯竭和環(huán)境污染日趨惡化，極大地促進(jìn)了世界各國競相開發(fā)新能源，其中最具代表性的風(fēng)能、太陽能等清潔能源發(fā)展極為迅速，但風(fēng)能和太陽能發(fā)電受季節(jié)、氣象和地域條件的影響，具有明顯的不連續(xù)、不穩(wěn)定性，發(fā)出的電力波動(dòng)較大，可調(diào)節(jié)性差。這給傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來了不少的麻煩。經(jīng)測算，如果風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)占電網(wǎng)容量比例達(dá)20%以上，則電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運(yùn)行將面臨巨大挑戰(zhàn)，而電力儲(chǔ)能技術(shù)恰恰就是在很大程度上解決了風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的隨機(jī)性、間隙性和波動(dòng)性等問題，可以實(shí)現(xiàn)其發(fā)電的平滑輸出，并能有效調(diào)節(jié)因發(fā)電引起的電網(wǎng)相關(guān)參數(shù)波動(dòng)，使大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電能方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。
綜上所述，大力發(fā)展電力儲(chǔ)能技術(shù)，為智能電網(wǎng)配套建設(shè)大規(guī)模高效儲(chǔ)能裝置，這既可以緩解發(fā)電與用電的時(shí)差矛盾，又可以解決風(fēng)能和太陽能等間歇式可再生能源發(fā)電直接并網(wǎng)對電網(wǎng)的沖擊，調(diào)節(jié)電能質(zhì)量。很明顯電力儲(chǔ)能技術(shù)的重要性不容置疑。沒有電力儲(chǔ)能，智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)是根本不可能的，并且隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，電力儲(chǔ)能技術(shù)必將成為電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行必不可少的技術(shù)支撐，具有非常巨大的潛在市場。
當(dāng)然電力儲(chǔ)能現(xiàn)還存在著需要解決的這樣那樣問題，在技術(shù)上還有待于進(jìn)一步地完善和提高，尤其對儲(chǔ)能電池來說，其性能提高和成本降低將是影響儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最為關(guān)鍵因素。我們深信前途是光明的，道路是曲折的，只要我們堅(jiān)持不懈地去為之努力，電力儲(chǔ)能應(yīng)用的輝煌明天就一定會(huì)早日到來。
儲(chǔ)能技術(shù)任重道遠(yuǎn)
李俊峰表示，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展目前有兩個(gè)方面可以著重推廣。一是電動(dòng)汽車，儲(chǔ)能電池在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用，可能是我們提高質(zhì)量降低成本的一個(gè)重要途徑。二是我們的低成本大容量電源電池。國家電網(wǎng)在華北專門進(jìn)行了風(fēng)光儲(chǔ)各種電池技術(shù)的測試。但是現(xiàn)在看來遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，可能還要考慮一些更可靠的，更安全的儲(chǔ)能技術(shù)。同時(shí)還必須是低成本的，所以我們儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)在來看它是任重道遠(yuǎn)。
智能電網(wǎng)必然需要儲(chǔ)能系統(tǒng)來提高接納能力，抑制功率波動(dòng)。某電網(wǎng)的內(nèi)部人士告訴記者，發(fā)展智能電網(wǎng)，儲(chǔ)能方面的問題比較大。一是儲(chǔ)能容量有限?！罢{(diào)峰的時(shí)候處理用電量小的用戶，儲(chǔ)能容量還可以保證，但是給想調(diào)節(jié)用電大戶的供電，比如大型工業(yè)企業(yè)，就很難做到?！彼€表示，在技術(shù)層面上還存在儲(chǔ)能效率方面的問題?！俺潆娡枰荛L時(shí)間，而充、放電的時(shí)間與應(yīng)急的要求也會(huì)存在矛盾?！?
“在儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，國外特別是美國和日本研究起步早，成果多并有豐富的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。由于國內(nèi)研究起步晚，相關(guān)技術(shù)與國外還有差距，特別是在飛輪儲(chǔ)能等先進(jìn)儲(chǔ)能系統(tǒng)方面經(jīng)驗(yàn)還較欠缺。此外，在電力電子接口、儲(chǔ)能系統(tǒng)高效轉(zhuǎn)換等技術(shù)方面，國外也處于領(lǐng)先狀態(tài)?！敝袊茖W(xué)院院士程時(shí)杰表示。
目前大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)中只有抽水蓄能技術(shù)比較成熟，主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻以及應(yīng)急保障，以及輔助核電站進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。但是，受地理環(huán)境、建設(shè)周期較長的約束，以及沒有適當(dāng)?shù)膬r(jià)格政策，我國抽水蓄能電站裝機(jī)比例小于歐日等國。為適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展，降低可再生能源接入對電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的“兼容性”，維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，除發(fā)展抽水蓄能外，應(yīng)大力發(fā)展布置靈活的電池儲(chǔ)能技術(shù)，包括各類蓄電池，如鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池以及超級(jí)電容器等。
中電普瑞科技有限公司電氣工程師牛萌還表示，提出適合我國的大容量新能源及儲(chǔ)能技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系將勢在必行，嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化管理是驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。如西班牙等國就?guī)定所有風(fēng)電在上網(wǎng)前必須向電網(wǎng)提供風(fēng)機(jī)出力曲線和發(fā)電短期預(yù)測曲線，誤差不能超過一定比例，否則將受到懲罰。這會(huì)倒逼發(fā)電商主動(dòng)采用預(yù)測技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電與電網(wǎng)建設(shè)的良性發(fā)展。但我國對新能源入網(wǎng)至今沒有強(qiáng)制性的流程和技術(shù)要求，很多企業(yè)認(rèn)為只要發(fā)出電，不論多少、優(yōu)劣，電網(wǎng)就必須全額接收，在這種情況下，發(fā)電企業(yè)自然沒有動(dòng)力采用儲(chǔ)能技術(shù)。因此需要制定完善的儲(chǔ)能接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)大容量儲(chǔ)能技術(shù)及其接入的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
近兩年，儲(chǔ)能在中國市場的熱點(diǎn)應(yīng)用集中體現(xiàn)在分布式發(fā)電及微網(wǎng)、風(fēng)電場、光伏電站儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車領(lǐng)域。
分布式發(fā)電及微網(wǎng)主要應(yīng)用在解決無電人口用電、孤島微網(wǎng)等方面。隨著分布式光伏暫行辦法、解決無電地區(qū)人口用電問題等政策的出臺(tái)，國家開展了一系列的分布式微網(wǎng)項(xiàng)目，如西藏阿里光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目、青海玉樹分布式光水蓄互補(bǔ)系統(tǒng)、東福山島風(fēng)光儲(chǔ)柴項(xiàng)目、南麂島微網(wǎng)項(xiàng)目等。儲(chǔ)能在該領(lǐng)域的迅速發(fā)展，既是偏遠(yuǎn)地區(qū)無電人口用電問題亟需解決的迫切市場需求，也是中國政府產(chǎn)業(yè)政策推動(dòng)的結(jié)果。
用戶端“光伏+儲(chǔ)能”的模式也是近兩年的熱點(diǎn)，用戶可以實(shí)現(xiàn)能源的自給自足，削減電費(fèi)，同時(shí)還可用作應(yīng)急電源。該模式在日本和德國的市場比較成熟，比亞迪、力神等國內(nèi)廠商的產(chǎn)品也成功打入了這兩個(gè)海外市場。而在國內(nèi)，由于沒有完善的補(bǔ)貼政策，初期投資較大，成本回收期較長，因此這一類的安裝案例并不多，但隨著未來相關(guān)政策的出臺(tái)，以及儲(chǔ)能成本的降低，“光伏+儲(chǔ)能”在中國將有廣闊的市場前景。
儲(chǔ)能在風(fēng)電場和光伏電站領(lǐng)域的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在降低高比例可再生能源并網(wǎng)的不穩(wěn)定性，提高可再生能源發(fā)電的利用小時(shí)數(shù)，有效解決嚴(yán)重的“棄風(fēng)”、“棄光”問題。2012年，國家能源局分別發(fā)布了風(fēng)電和光伏發(fā)電的“十二五”規(guī)劃，其中，要求風(fēng)電到2015年的發(fā)展目標(biāo)位為100GW，2020年為200GW;太陽能光伏發(fā)電到2015年的發(fā)展目標(biāo)為35GW，2020年為50GW。規(guī)劃在極大地促進(jìn)可再生能源發(fā)電發(fā)展的同時(shí)，也給儲(chǔ)能帶來了很好的機(jī)遇。張北風(fēng)光儲(chǔ)輸項(xiàng)目、臥牛石風(fēng)電項(xiàng)目、煤窯山風(fēng)電項(xiàng)目等都是近兩年運(yùn)行比較成功的案例。
2012年6月，國務(wù)院出臺(tái)了新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，提出“到2015年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭達(dá)到50萬輛;到2020年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛，燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步發(fā)展?！眱?chǔ)能技術(shù)無論從新能源汽車動(dòng)力電池的角度，還是未來新能源汽車與電網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用角度都有較大的發(fā)展空間。目前，北京高安屯、青島薛家島都建成了大型的電動(dòng)汽車充換儲(chǔ)放一體化電站，此外，黑龍江、福建還建成了光儲(chǔ)式充換電站，利用可再生能源的電力為電動(dòng)汽車充電，降低電網(wǎng)壓力。
除了上述領(lǐng)域，儲(chǔ)能在調(diào)頻領(lǐng)域的應(yīng)用也值得關(guān)注，原國家電監(jiān)會(huì)推行的“兩個(gè)細(xì)則”已經(jīng)為我國調(diào)頻領(lǐng)域建立了一個(gè)“準(zhǔn)市場”，尤其是在京津唐區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)，自動(dòng)發(fā)電控制補(bǔ)償?shù)慕痤~已經(jīng)達(dá)到區(qū)域電量市場的0.3%左右。雖然相比美國幾個(gè)主要ISO范圍內(nèi)0.7%～1.5%的比例，中國的AGC調(diào)頻補(bǔ)償金額還相對較少，但已經(jīng)可以在此規(guī)則下開展一些商業(yè)化試點(diǎn)項(xiàng)目。
2013年9月16日，北京石景山熱電廠2MW鋰離子電池儲(chǔ)能電力調(diào)頻系統(tǒng)掛網(wǎng)運(yùn)行，這是中國第一個(gè)以提供電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)為主的兆瓦級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)示范項(xiàng)目，目的是驗(yàn)證儲(chǔ)能在電力調(diào)頻領(lǐng)域中的商業(yè)價(jià)值。盡管我國在調(diào)頻輔助服務(wù)市場方面，與美國還有較大差距，但相信未來將有更多的儲(chǔ)能企業(yè)能夠看到調(diào)頻領(lǐng)域的商業(yè)機(jī)會(huì)，參與到這一市場中來。
儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在我國還處于發(fā)展的初期階段，雖然現(xiàn)階段還沒有與儲(chǔ)能相關(guān)的政策體系和價(jià)格機(jī)制，但作為新興產(chǎn)業(yè)，儲(chǔ)能已越來越受到政府能源部門和科技部門的關(guān)注和支持。國家關(guān)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃正在逐步建立中，應(yīng)用示范的財(cái)政補(bǔ)貼也在逐步推進(jìn)中。雖然還有許多問題有待解決，但在政府政策的支持下，儲(chǔ)能廠商、電力系統(tǒng)和有關(guān)科研院所的共同努力下，中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將得到持續(xù)不斷的發(fā)展。
原標(biāo)題:儲(chǔ)能技術(shù)：一場世界能源的變革
