中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：面臨比較低的電力需求和比較大的棄風(fēng)棄光率，可再生能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展將受到挑戰(zhàn)。隨著可再生能源快速發(fā)展，棄風(fēng)棄光困局依然存在。2015年棄風(fēng)率可能達(dá)到20％，一些地區(qū)可能達(dá)到40％甚至60％。今年1—9月全國(guó)棄光率大約為10％。棄光主要發(fā)生在甘肅和新疆地區(qū)，其中，甘肅省棄光率為28％，新疆棄光率為20％。這主要是市場(chǎng)需求問題，但也有技術(shù)問題。今年電力需求增長(zhǎng)疲弱，火電利用小時(shí)數(shù)大幅度下降，雖然新能源受到政策保護(hù)，但也的確受到市場(chǎng)需求的影響。中國(guó)西北、華北擁有大規(guī)模的新能源，棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象也特別突出，原因在于新能源雖規(guī)模大，但當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)小且送不出。
破解這一困局，需要通過政府協(xié)調(diào)解決輸送與消納；除此之外，政府在新能源戰(zhàn)略規(guī)劃上需要更好地協(xié)調(diào)新能源發(fā)展速度與合理布局，使得新能源電源建設(shè)與電網(wǎng)建設(shè)盡可能同步。此外，需要通過技術(shù)創(chuàng)新和改變可再生能源發(fā)展模式，才能真正最低成本地解決棄風(fēng)棄光問題。
以往對(duì)于可再生能源與傳統(tǒng)能源的比較，主要關(guān)注其本身發(fā)電成本，而忽略電網(wǎng)成本和技術(shù)可行性。如果沒有儲(chǔ)能技術(shù)，由于成本和技術(shù)問題，電網(wǎng)難以大規(guī)模消納可再生能源，就是說，沒有儲(chǔ)能技術(shù)配合，單獨(dú)靠可再生能源走不遠(yuǎn)。所以“儲(chǔ)能＋可再生能源”建立獨(dú)立的微電網(wǎng)（分布式）的模式，是人類能源未來發(fā)展的方向。
關(guān)于“儲(chǔ)能＋可再生能源＋電網(wǎng)”的模式，目前要做到盈利比較困難。影響儲(chǔ)能投資收益的主要有兩個(gè)因素：一個(gè)是儲(chǔ)能每個(gè)充放電循環(huán)能夠帶來多少的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，另一個(gè)是儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放次數(shù)。其中，充放次數(shù)受到電池性能的制約，一般變化不大。因此影響儲(chǔ)能投資收益的關(guān)鍵，就在于每次循環(huán)過程中充電的成本與放電的收益之間的差值。如果根據(jù)特斯拉電池的成本來測(cè)算，在6％的貼現(xiàn)率下，考慮到充放電的電量損失及電池容量的衰減，只有當(dāng)充放電的價(jià)差在每度電1元左右，電池投資才能收回成本。
居民分布式光伏發(fā)電的補(bǔ)貼政策是對(duì)于發(fā)出電力補(bǔ)貼每度電0．42元。假設(shè)分布式光伏發(fā)電成本約為每度電1元，補(bǔ)貼后成本相當(dāng)于每度電0．58元，而峰值電價(jià)較高的江蘇省其在峰期的電價(jià)也僅為每度電1．46元，充放電的價(jià)差僅為每度電0．88元，低于盈虧平衡點(diǎn)。而且光伏發(fā)電的補(bǔ)貼額度在未來將有可能逐年下降，這就使得結(jié)合光伏發(fā)電的家用儲(chǔ)能投資要獲得經(jīng)濟(jì)效益還是比較困難的。
對(duì)于可再生能源發(fā)電企業(yè)來說，要靠?jī)?chǔ)能獲得收益也十分困難。目前風(fēng)電的上網(wǎng)電價(jià)約為每度電0．51—0．61元，光伏發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)為每度電0．8—1．1元。由于電網(wǎng)的接納能力有限，在很多地區(qū)出現(xiàn)了大面積棄風(fēng)棄光。于是有方案設(shè)想使用儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)過剩電力。雖然將棄風(fēng)和棄光的這部分電力進(jìn)行儲(chǔ)電，其邊際充電成本接近于零，但是，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用成本需要每度電1元，在現(xiàn)有的上網(wǎng)電價(jià)情況下，想實(shí)現(xiàn)盈利的確還相當(dāng)困難。
理論上只要微電網(wǎng)的成本能低于終端電價(jià)，經(jīng)濟(jì)上就應(yīng)該是可行的。根據(jù)國(guó)際可再生能源署發(fā)布的《2014年可再生能源發(fā)電成本》，獨(dú)立風(fēng)電項(xiàng)目最低發(fā)電成本僅為每度電0．32元，公用事業(yè)規(guī)模的光伏最低發(fā)電成本約為每度電0．52元，按目前儲(chǔ)能成本每度電為1元，那么，根據(jù)可再生能源和儲(chǔ)能技術(shù)近年來成本降低率來看，從成本上說微電網(wǎng)離實(shí)現(xiàn)應(yīng)用似乎已經(jīng)不遠(yuǎn)了。當(dāng)然現(xiàn)實(shí)不會(huì)這么理想，比如說，風(fēng)和光在全年的分布不均衡，存在季節(jié)性的差異，使得微電網(wǎng)需要投資一定的冗余，會(huì)增加一部分成本。因此，微電網(wǎng)離實(shí)現(xiàn)應(yīng)用可能還有一定的距離，但并非遙不可及。
在儲(chǔ)能的技術(shù)路徑選擇上，目前最有潛力的還是鋰電池。抽水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能受到地理?xiàng)l件的限制，無法應(yīng)用于獨(dú)立的微電網(wǎng)。而且這兩種儲(chǔ)能技術(shù)的能量轉(zhuǎn)化效率不高，使用過程會(huì)有很高的電力損失。飛輪儲(chǔ)能的儲(chǔ)電能力有限，無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間輸出。電池儲(chǔ)能從規(guī)模和使用環(huán)境上都有很強(qiáng)的靈活性，具備應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在幾種電池儲(chǔ)能的技術(shù)中，鋰電池得益于能量轉(zhuǎn)化效率高，使用過程中負(fù)外部性最低，其它類型電池的能量密度和轉(zhuǎn)換效率很難高過鋰電池。因此，在儲(chǔ)能技術(shù)的路徑選擇上，鋰電池具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。
未來制約鋰電池發(fā)展的關(guān)鍵在于鋰礦的稀缺性。從鋰電池的成本構(gòu)成看，含鋰的正極和電解液兩部分的成本要占到電池成本的55％以上，鋰礦的價(jià)格是影響電池價(jià)格的重要因素。稀缺性從鋰礦企業(yè)的毛利潤(rùn)率也可以看得出來，目前鋰礦的冶煉成本大概在2000－2500美元每噸，而市場(chǎng)價(jià)則在4000－7000美元每噸，毛利潤(rùn)率比較高。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2015年的數(shù)據(jù)，全球鋰礦的經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)量?jī)H為1350萬噸，而2013年全球鋰礦的產(chǎn)量為3．4萬噸，其中約有1．05萬噸用于生產(chǎn)可充電電池。根據(jù)特斯拉的數(shù)據(jù)，全球每年生產(chǎn)的鋰電池僅夠50萬部電動(dòng)汽車使用。所以鋰資源儲(chǔ)備用來滿足電動(dòng)汽車發(fā)展就已經(jīng)很困難，更不要說用來支持大規(guī)模分布式和微網(wǎng)儲(chǔ)能。因此未來鋰資源的地位，有可能相當(dāng)于今天的石油，而鋰資源豐富的國(guó)家，如智利、玻利維亞、中國(guó)和澳大利亞等，則將有可能掌握全球能源的命脈。
最近，有報(bào)道澳大利亞的Cobre Montana公司采用濕法冶金的方法，能夠利用低質(zhì)的鋰礦石，如從云母中提取氧化鋰，其冶煉成本要比原先優(yōu)質(zhì)礦的冶煉成本還要更低。這一冶煉新方法可能將大大拓展全球可開發(fā)的鋰資源的范圍。單以云母石為例，其在全球范圍內(nèi)有著廣泛的分布，獲取成本相當(dāng)?shù)土?。根?jù)CobreMontana公司的資料顯示，僅在捷克的Cinovec礦區(qū)，就有望獲得約1000萬噸鋰原料。因此，如果低質(zhì)鋰礦開采技術(shù)有大的進(jìn)展，其長(zhǎng)遠(yuǎn)意義可能會(huì)遠(yuǎn)高于頁(yè)巖油開采的水力壓裂技術(shù)。
電池生產(chǎn)和使用過程中會(huì)涉及到環(huán)保和回收。對(duì)于環(huán)保問題，鋰電池可能帶來主要的危害是其正極材料中含有鈷、鎳等重金屬，及電解液中含有的氟。但這些物質(zhì)都是封裝在電池里，正常使用不會(huì)帶來環(huán)境影響，即使發(fā)生破損泄漏也只是電解液流出，不會(huì)造成重金屬污染，而且目前也有成熟工藝能夠使用無毒的磷酸鐵鋰電極。對(duì)于電池回收，鋰電池外殼是金屬或塑料，電極含有鋰、重金屬和石墨，電池內(nèi)部還有銅、鋁等材料，這些都具有較高的回收價(jià)值。此前由于鋰電池的產(chǎn)量較少，且使用分散，所以對(duì)于其回收不是很重視，相關(guān)的案例也不多。但是大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)要集中使用數(shù)量龐大的電池，將有可能使回收利用具有規(guī)模上的經(jīng)濟(jì)效益。最近有報(bào)道JayWhitacre和他的團(tuán)隊(duì)為了證明他們開發(fā)的環(huán)保的鹽水電池安全環(huán)保，據(jù)說創(chuàng)始人Whitacre吃了一塊電池的電極。
