在轉變發(fā)展方式、發(fā)展低碳經(jīng)濟的要求下，新能源的發(fā)展擁有著廣闊的前景，而當下面臨的瓶頸也促使越來越多的企業(yè)和研究人士把目光投向儲能技術上
在北京剛閉幕的“風電與電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展”課題階段性成果發(fā)布會上，國家能源局新能源與可再生能源司副司長史立山指出，發(fā)展風電是解決我國能源環(huán)境問題的重要措施，而解決風電的并網(wǎng)運行問題則是我國風電大規(guī)模發(fā)展的基礎。
中國電力科學院教授戴慧珠指出，對于風電這類具有間歇性的能源產(chǎn)品，其與其他產(chǎn)品的不同之處就在于它的產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、消耗同時發(fā)生。因為沒有一個倉庫儲存。
在轉變發(fā)展方式、發(fā)展低碳經(jīng)濟的要求下，新能源擁有著廣闊的前景，而當下面臨的瓶頸也促使越來越多的企業(yè)和研究人士把目光投向儲能技術上。
在研究者看來，儲能技術的突破或將能夠緩解不同電力之間的利益之爭，推動新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，更重要的是能夠高效利用清潔能源，改變我國能源構成比例，促進節(jié)能減排。更大的意義在于大力推動中國的儲能技術研發(fā)，促進儲能產(chǎn)業(yè)化應用，這將促進我國新能源科技的發(fā)展。
因此，儲能專家、北京普能世紀科技有限公司合作創(chuàng)建人牟峰認為，解決間歇性和隨機性是目前有效利用這類新能源的核心問題之一。而這其中，儲能產(chǎn)品的開發(fā)和應用又是新能源科技發(fā)展中的核心問題之一。
現(xiàn)在風力發(fā)電的情況，有點像公路上的汽車。車多路少，特別擁擠，戴慧珠認為，風電并網(wǎng)難題已經(jīng)成為風電發(fā)展的最大瓶頸。她指出，由于我國的風電發(fā)展超出預期，而我國的電網(wǎng)設計是按照原有的預想速度發(fā)展，所以導致風電項目雖然上馬，卻不能實現(xiàn)全部電能上網(wǎng)。
如火如荼的風電建設引起了風電是否會過剩的擔憂，而真正的根源在于風電上網(wǎng)遭遇兩大難題。
首要因素是利益紛爭。在電網(wǎng)承載有限的情況下，風電的發(fā)展將不可避免地同火電與水電發(fā)生運輸線路和市場的爭奪。史立山曾在公開場合表示，隨著我國風電規(guī)模的擴大，我國風電發(fā)展面臨的環(huán)境發(fā)生了變化。風電發(fā)展面臨的制約由設備制造能力制約變成了市場制約。究其原因在于風能資源與電力市場不匹配。風能資源豐富的地區(qū)用電市場小，在全國的大市場來看，卻又面臨著風電并網(wǎng)和運行難的問題。他直言，“這既與電網(wǎng)結構和輸運能力有關，也與認識水平、管理體制有關，而核心是如何調整好各方面的利益關系。”
其次，部分新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也受自身的特性所限。戴慧珠指出，小的風電會引起電能質量、電壓的問題，大規(guī)模的電源還會引起穩(wěn)定性問題和調峰、調頻的問題。其他的電源比如說火電、水電，都是可以聽從調度的，核電一般是發(fā)基荷，就是一個比較穩(wěn)定的基本負荷，火電、水電是聽命令，風電從能源上來說是隨機的。
牟峰為本刊分析，以風電和光伏發(fā)電為例，其都具有間歇性，并不是在最需要的時候出現(xiàn)。“甚至是在你不要的時候大量發(fā)電”。
帶來的直接問題是，電力質量受電壓波動和頻率波動等因素影響，質量難以保證。在電力調頻上，頻率波動更加頻繁。在電力調峰方面，調峰任務更加繁重。電網(wǎng)公司暫時無法接納這么多的風電，目前的電網(wǎng)從現(xiàn)有基礎上無法消納。進一步的影響則表現(xiàn)為新能源投資效率的低下。
牟峰指出，風場投資不能有效利用便是一個例子。截止到2009年年底，我國風電并網(wǎng)1613萬千瓦，但尚有500萬千瓦未能并網(wǎng)。在東北地區(qū)、內蒙古大部分地區(qū)，冬天風電遭棄現(xiàn)象嚴重。
甘肅酒泉風電基地是我國規(guī)劃建設的第一座千萬千瓦級風電示范基地，根據(jù)建設規(guī)劃，到2010年，酒泉風電裝機容量將達到516萬千瓦，2015年將達到1271萬千瓦以上。目前，甘肅風電行業(yè)發(fā)展的瓶頸已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)。發(fā)電容易輸送難、電網(wǎng)調峰能力不足等成為最大的制約。隨著未來風電基地的建設，輸運難的矛盾將更加凸顯。
受訪專家指出，不止風力發(fā)電，未來無論是新能源汽車、電動車還是太陽能光伏發(fā)電等，其大規(guī)模推廣和商業(yè)化應用，除政策等宏觀環(huán)境外，前提和關鍵在于高效、綠色的儲能技術和產(chǎn)品。
隨著電力工業(yè)發(fā)展，新能源大規(guī)模接入，輸配電系統(tǒng)面臨提高系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性，改善電能質量，預防停電的要求，而儲能是最佳解決方案。可能的大規(guī)模蓄電方式有壓縮空氣儲能、抽水蓄能電站、液流電池、鉛酸電池和可再生燃料電池。中國電科院的研究認為，在當前條件下，全釩液流電池（VRB）是最具發(fā)展和應用潛力的儲能手段。VRB是將具有不同價態(tài)的釩離子溶液分別作為正極和負極的活性物質，儲存在各自的電解液儲罐中。電解液通過泵的作用，由外部貯液罐分別循環(huán)流經(jīng)電池的正極室和負極室，并在電極表面發(fā)生氧化和還原反應，實現(xiàn)對電池的充放電。在反應過程中，由電極提供反應場所并起一定催化作用，而不參與化學反應。
液流儲能電池有很多優(yōu)點：功率和容量可獨立設計，尤其適合大規(guī)模儲電；啟動速度塊，運行過程中充放電切換可在毫秒級實現(xiàn)；充放電性能好，能深度放電而不損壞電池；自放電低，在系統(tǒng)關閉模式，儲罐中的電解液無自放電；環(huán)保性好，在常溫下封閉運行，三廢少；可全自動操作，維護簡單，操作成本低；使用壽命長，可達15～20年；電廠選址靈活不受地域限制，占地少。在國外，多硫化鈉/溴液流（PSB）系統(tǒng)已有實際應用，包括英國2002年建成的120 MWh/15MW系統(tǒng)，和2004年建成的美哥倫比亞空軍基地120MWh/12MW系統(tǒng)。
劉家亮所在的研究室的目標是到明年底以前掌握100kW級VRB儲能技術，掌握電池系統(tǒng)集成的關鍵技術，完成100kW/ 200kWh的VRB儲能系統(tǒng)的研制、試驗，并開展示范運行。記者在實驗室現(xiàn)場看到，100kW的VRB儲能系統(tǒng)有一層樓高，而他們即將推出的500kW的VRB儲能系統(tǒng)更龐大，將搬出實驗室，應用在國內張北滿井風電場南部區(qū)域的首個風光儲能示范項目。項目計劃開發(fā)規(guī)模為風電30萬千萬、太陽能光伏電10萬千萬、化學儲能7.5萬千萬，其中太陽能光伏發(fā)電及化學儲能規(guī)模均為世界最大規(guī)模示范項目。
據(jù)世界最權威的《電池手冊》作者戴維·林登和托馬斯·雷迪介紹，從1995年以來，電池工業(yè)有了驚人的增長。“這種增長一方面是由于電池作為電源的小型電子器件或裝置極大增長，另一方面則是對低廢氣排放和零排放車輛以及其他應用的迫切需求，使人們重新煥發(fā)了對可能是最能滿足其要求的電池的興趣。”據(jù)介紹，當今世界電池的年銷售額已經(jīng)突破了500億美元，比十年前增長了一倍以上。
能源轉型的救生筏
新能源的大規(guī)模應用，將使電網(wǎng)兩端發(fā)生變化，一端是電網(wǎng)，一端是用戶。如何更好地利用可再生能源，儲能可以發(fā)揮重要的作用。
“電池的發(fā)展有上百年了，一直在發(fā)展，也不斷有進步，但是儲能成為全社會的熱點，肯定是大的社會環(huán)境發(fā)生了變化。這就是現(xiàn)在美國和全世界都在熱炒的，綠色新政也好，低碳經(jīng)濟也好，能源戰(zhàn)略轉型也好，一個重要的標志就是可再生能源的利用。但是怎么更好地利用可再生能源，儲能是個技術手段，現(xiàn)在看還可能成為關鍵的技術手段。”劉家亮的上司，中國電科院電工所所長來小康說。
在來小康的眼中，儲能之所以熱起來，是因為兩端發(fā)生了變化。“我們是做電網(wǎng)的，電網(wǎng)的兩端，一端是電源，一端是負荷，也就是用戶，我們是把中間的輸配電網(wǎng)絡做好。原來的情況基本上雙方都是穩(wěn)態(tài)，電源側是可控的，包括火電也好，水電也好，都是可控的，可按計劃給你供應。另一方面，用戶端對電的要求不是很高，但隨著人們生活質量的提高，電視、電腦、空調的普及，用戶對供電可靠性和電能質量的要求越來越高。”
電動車：儲能風向標
電動汽車的價格和配套基礎設施還是個瓶頸。電動汽車一旦上路行駛，必然要遇到充電的問題。電能對于新能源車來說，就像汽油對于普通汽車一樣重要。
來小康的研究課題主要圍繞著電源側應用，也就是怎么解決可再生能源的大規(guī)模接入問題，但是他同樣關注負荷側的應用，“電動汽車最后很有可能成為一個集大成者，那時候它就不是一個簡單的交通工具，還是一個移動儲能裝置。”在世界各國智能電網(wǎng)的愿景圖里，電動汽車都是一個重要的角色，因為那時候電動汽車既可以充電也可以放電，電力公司可以通過電價手段調節(jié)峰谷，消費者甚至有機會利用峰谷電價不同而贏利。
“擠公交受罪，打的太貴，摩托車有陰影，自行車太累，輪滑上街危險。轎車車貴油也貴。電動汽車一直是我想DIY的城市代步交通工具。”這是一位網(wǎng)友在電動車論壇上的留言，反映出老百姓的切身感受。自從1988年，英國羅孚公司研制出了世界上第一輛電動自行車，隨后日本雅馬哈公司于1994年正式推出電動自行車，一年后，清華大學也研制出了我國第一輛輕型電動自行車。在隨后的十幾年間，電動自行車就如雨后春筍般，遍布中國的大街小巷，那迫不及待的心情，頗似當年等不及DVD，造成了VCD在中國的風行。
“電動汽車和電動自行車的區(qū)別，還不能拿DVD／VCD來類比，電動汽車的電池技術包括電池成組和電池管理，比單體電池要復雜得多。”北汽福田汽車戰(zhàn)略部高級業(yè)務總監(jiān)
北汽福田公司正在研發(fā)并于近年投產(chǎn)一款純電動車。該車以福田去年推出的輕型商用車“迷迪”為原型，動力系統(tǒng)采用了鋰電池，可以在普通的家用插座上充電，每充滿一次電可以行駛100公里以上。在北汽福田總部，本刊記者看到了迷迪的傳統(tǒng)車型，內部空間很大，客貨兩用，宜商宜家。此前，福田從2003年就開始研發(fā)新能源汽車，并在全國首家實現(xiàn)了新能源汽車的商品化。2008年1月，廣州第一巴士公司采購了30輛福田歐V混合動力公交投入運營，運行一年后，出勤率達98%，節(jié)油率達到25%以上。
儲能：誰來買單？
儲能產(chǎn)業(yè)需要得到政府的推動才能發(fā)展，老百姓的環(huán)保習慣也需要見到實實在在的利益才會行動。另外，市場的力量是決定性的，最后的解決是通過市場完成的。
對于十城千輛新能源汽車補貼政策，
儲能技術及相關產(chǎn)業(yè)就目前的階段看，顯然不是一個立即就能賺錢的行業(yè)。許多專家建議，目前我國在稅收和財政方面對新能源制定了很多優(yōu)惠政策，儲能產(chǎn)業(yè)目前正處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關鍵階段，應該享受同等待遇。來小康認為，“應充分發(fā)揮儲能在節(jié)能減排方面的作用，對新能源的鼓勵政策應延伸到儲能環(huán)節(jié)。”他表示，“儲能技術的發(fā)展約以10年為周期，周期長就要求超前于需求開展研究，并加大科研投入。”在不久前舉行的一次座談會上，中國工程院院士楊裕生亦持相同的觀點，建議國家將大規(guī)模儲能技術及其產(chǎn)業(yè)化應用列為“十二五”規(guī)劃重大專項，予以重點扶植。
“國家很難直接改變什么，國家可以做到推動，可以加速或者放慢某種趨勢的速度。”來自長安私人資本的聯(lián)席董事吳濤認為，現(xiàn)在儲能已經(jīng)逐步得到了政府重視，給與補貼政策是很重要的，但不是全部，現(xiàn)在民間對新能源、電動汽車熱情也很高，但老百姓要見到實實在在的利益才會行動，現(xiàn)實是老百姓使用能源，已經(jīng)習慣了電和油（當然現(xiàn)在還有一點氣），這個習慣改變起來很難，要有很強的推動力，不能期望老百姓都像北歐人那樣，為了環(huán)保改變自己的習慣，美國都不能，老百姓必須要有實實在在的利益才能改變。
“還有一個力量，是決定性的，就是市場的力量，最后的解決是通過市場完成的。”在不久前合眾資本在北京舉辦的“中國清潔技術產(chǎn)業(yè)投融資峰會”上，吳濤結合自身經(jīng)歷對儲能問題做了一個專題發(fā)言，“我們是因為投資了一個做電動自行車電源的公司叫超威，發(fā)現(xiàn)了在清潔技術里面更小的分支的就是儲能。實際上儲能只是一點點的技術環(huán)節(jié)和技術手段，因為他本身不產(chǎn)生能源。所以從某種意義上講，他是一個非常小的分支，跟清潔能源僅僅沾一點邊，但從另外一個角度講，儲能可能對節(jié)能，對發(fā)展新能源，增強電網(wǎng)的能力，增強國家的競爭力，改善電能的質量都是有很大的戰(zhàn)略意義。”
來自國務院發(fā)展研究中心的研究員張永偉也認為，目前國內儲能企業(yè)面臨的最大問題不是資金和技術問題，而是缺少市場的問題。很多企業(yè)在國外很有市場，但在國內卻沒有實踐機會。他呼吁，在國家的示范項目中要支持自主創(chuàng)新的儲能技術。“在電動汽車的示范推廣中，政府鼓勵試點城市應用電動汽車并推動其發(fā)展，但地方政府推出的汽車及其采用的電池、控制系統(tǒng)很多不是國產(chǎn)，而是國外技術，是個空殼子的本土品牌電動汽車。如果不引起高度重視，示范推廣的結果很可能是國家投入大量財政資金，卻為國外技術買單，國內企業(yè)則被邊緣化。這將是很尷尬的問題，需要做提前的政策研究。”
“政府、民眾、專家可能很熱，但投資人是最冷冰冰的，因為投資要求回報，我們的時間，從進入到退出只有3～5年，這段時間就要把錢掙到。”吳濤說，但是資本的鼻子是最靈敏的，因為機會對于他們就意味著金錢。一個令人興奮的消息是，在安永公司（Ernst & Young）2009年5月發(fā)表的一份報告中提到，根據(jù)Dow Jones VentureSource數(shù)據(jù)，2009年一季度全球風險投資在可再生能源領域的投資金額由上年同期的7.15億美元驟降至2.77億美元，降幅達61%，投資項目數(shù)量由46個降至24個。但是，這其中投向能源存儲技術的資金卻達到1.14億美元，較去年同期增長一倍有余。
儲能，從來不是一個行業(yè)，而是分布在不同行業(yè)的若干個斷面，但困境和出路同時指向儲能時，真有點“天將降大任于斯人”的感覺。吳濤在接受本刊記者采訪時承認，他對儲能的研究很膚淺，因為投資人看中的是機會，是個案，哪個企業(yè)值得投，當然要投企業(yè)就必須看行業(yè)的發(fā)展前景，轉了一個彎兒。“我認為儲能是有效調控電力資源，是可再生能源應用的重要前提，是實現(xiàn)電網(wǎng)互動化管理的一個有效的手段。只有當可再生能源連到電網(wǎng)上，才是我們現(xiàn)在可以應用的一個清潔技術。”
歷史經(jīng)驗表明，全球性經(jīng)濟危機往往催生重大科技革命，依靠科技創(chuàng)新創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點和創(chuàng)新發(fā)展模式，是擺脫危機的根本出路。例如，1857年和1929年兩次大的世界經(jīng)濟危機之后，分別爆發(fā)了電氣革命和電子革命兩次技術革命高潮。目前的金融危機將加速科技創(chuàng)新與進步的步伐，在今后的10到20年，很有可能發(fā)生一場以綠色、智能和可持續(xù)為特征的新的科技革命和產(chǎn)業(yè)革命。目前許多國家特別是發(fā)達國家，紛紛把發(fā)展新能源作為應對金融危機、擴大就業(yè)的重要投資領域。比如美國奧巴馬政府推出的“綠色能源計劃”。提出3年內，使可再生能源利用量增加1倍，到2012年，可再生能源發(fā)電比例提高到10%，到2025年增到25%，并準備建立上千億美元的清潔能源發(fā)展基金，支持新能源技術的研發(fā)和推廣。奧巴馬此舉旨在改變美國的生產(chǎn)和生活方式，以保證其在新一輪國際競爭中占據(jù)制高點。中國從政府到民間，也在積極行動起來，以期借助新能源的發(fā)展機遇，實現(xiàn)中華民族的偉大復興。
據(jù)了解，國務院發(fā)展研究中心原副主任陳清泰和著名經(jīng)濟學家吳敬璉兩位重量級學者牽頭，正在對儲能戰(zhàn)略做專題研究。在中國能源的未來中，儲能可能不僅僅是技術手段存在，而要上升到產(chǎn)業(yè)層面，甚至是國家戰(zhàn)略層面。■
