中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：一直以來，儲(chǔ)能技術(shù)的研究和發(fā)展備受各國(guó)能源、交通、電力、電訊等部門的高度關(guān)注，尤其對(duì)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)具有重大意義。受環(huán)境約束，各國(guó)紛紛大力提倡發(fā)展新能源，然而由于新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性和間歇性，大規(guī)模開發(fā)和利用將使供需矛盾更加突出，全球棄風(fēng)、棄光問題普遍存在，嚴(yán)重制約了新能源的發(fā)展。因此，儲(chǔ)能技術(shù)的突破和創(chuàng)新就成為新能源能否順利發(fā)展的關(guān)鍵。從某種意義上說，儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的程度將決定新能源的發(fā)展水平。
全球儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，儲(chǔ)能市場(chǎng)一直保持較快增長(zhǎng)。據(jù)美國(guó)能源部全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)8月16日的更新數(shù)據(jù)顯示，全球累計(jì)運(yùn)行的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模167.24吉瓦，其中抽水蓄能161.23吉瓦、儲(chǔ)熱3.05吉瓦、其他機(jī)械儲(chǔ)能1.57吉瓦、電化學(xué)儲(chǔ)能1.38吉瓦、儲(chǔ)氫0.01吉瓦。(詳見圖1)全球累計(jì)運(yùn)行的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)量以抽水蓄能占比最大，約占全球的96%。按照總裝機(jī)量，中國(guó)成為裝機(jī)位列第一的國(guó)家，日本和美國(guó)次之，三國(guó)裝機(jī)分別為32.1吉瓦、28.5吉瓦和24.1吉瓦，共占全球裝機(jī)總量的50%。
全球的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)主要分布在亞洲、歐洲和北美。其中，亞洲主要是中國(guó)、日本、印度和韓國(guó)，歐洲主要是西班牙、德國(guó)、意大利、法國(guó)、奧地利，北美洲主要是美國(guó)。這十個(gè)國(guó)家的累計(jì)裝機(jī)量約占全球的近五分之四。亞洲在抽水蓄能上發(fā)展更為成熟，歐洲則在另外幾種儲(chǔ)能技術(shù)上發(fā)展優(yōu)勢(shì)更為明顯。美國(guó)的各類型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展則相對(duì)均衡。
按照儲(chǔ)能技術(shù)類型分布來看，抽水蓄能裝機(jī)占比最大，主要分布在中國(guó)、日本和美國(guó)。與2014年相比，中國(guó)抽水蓄能裝機(jī)增速最快，增加了約10吉瓦，美國(guó)則沒有變化。西班牙儲(chǔ)熱裝機(jī)量最大，占全球儲(chǔ)熱裝機(jī)總量的37%。其次，是美國(guó)和智利。
從全球各儲(chǔ)能技術(shù)類型市場(chǎng)發(fā)育程度來看，抽水蓄能技術(shù)發(fā)展最為成熟，裝機(jī)規(guī)模也最大。儲(chǔ)熱技術(shù)近十年發(fā)展很快，目前在裝機(jī)量上排名第二。電化學(xué)儲(chǔ)能則是全球發(fā)展最為迅速，增速最快，也是在運(yùn)項(xiàng)目數(shù)最多的技術(shù)。其他機(jī)械儲(chǔ)能增長(zhǎng)相對(duì)比較平穩(wěn)。除此之外，儲(chǔ)氫、石墨烯儲(chǔ)能等新技術(shù)也開始進(jìn)入市場(chǎng)。各類型技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)詳見圖2。
抽水蓄能電站的儲(chǔ)能投資收益最高，技術(shù)成熟度也最高，是目前電力系統(tǒng)中最成熟、最實(shí)用的大規(guī)模儲(chǔ)能方式。據(jù)美國(guó)能源部全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)8月16日的更新數(shù)據(jù)顯示，全球累計(jì)運(yùn)行的抽水蓄能項(xiàng)目裝機(jī)161.23吉瓦，占全部裝機(jī)的96%。相比于其他儲(chǔ)能方式，抽水蓄能電站設(shè)備具有壽命長(zhǎng)、儲(chǔ)能規(guī)模大、轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)成熟、運(yùn)行條件簡(jiǎn)便、清潔環(huán)保等特點(diǎn)，因而得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。隨著近年來新的儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展，以及抽水蓄能建設(shè)的地理選址受限等因素影響，抽水蓄能裝機(jī)增長(zhǎng)逐漸趨緩。
目前電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)是各國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研發(fā)和創(chuàng)新的重點(diǎn)領(lǐng)域。盡管電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量不大，僅有1.38吉瓦，但是運(yùn)行項(xiàng)目卻是最多的，高達(dá)665個(gè)。全球電化學(xué)儲(chǔ)能中鋰電池和鈉硫電池的占比比較大，裝機(jī)比例接近，而鋰離子電池的增速較快。鋰離子電池?zé)o論在運(yùn)行項(xiàng)目中，還是在建、規(guī)劃項(xiàng)目中，均占據(jù)裝機(jī)第一的位置。IHS預(yù)計(jì)，到2025年全球蓄能裝置中鋰電池占比將會(huì)超過80%。鈉硫電池技術(shù)是目前唯一同時(shí)具備大容量和高能量密度的儲(chǔ)能電池，但由于鈉硫電池仍面臨成本高的難題，所以現(xiàn)在尚未在全球?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
儲(chǔ)熱技術(shù)在近幾年也越來越受到重視，發(fā)展非常迅速。據(jù)美國(guó)能源部全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)8月16日的更新數(shù)據(jù)顯示，全球儲(chǔ)熱累計(jì)運(yùn)行的總裝機(jī)為3.05吉瓦，有190個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目，其中西班牙裝機(jī)規(guī)模最大，自2011年首次超過美國(guó)，至今一直領(lǐng)銜全球。然而，從儲(chǔ)熱技術(shù)的發(fā)展速度來看，西班牙近兩年來開始落后于美國(guó)。美國(guó)自2013年加快了儲(chǔ)熱技術(shù)的發(fā)展步伐，并在2016年達(dá)到0.8吉瓦的裝機(jī)，較2015年增加33%。目前，儲(chǔ)熱技術(shù)應(yīng)用于光熱電站已經(jīng)成熟，其在未來全球光熱發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)中將被更加重視。
其他機(jī)械儲(chǔ)能(主要包括壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)至今未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
目前來看，我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展的初期階段，以應(yīng)用示范為主。據(jù)美國(guó)能源部全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)8月16日更新數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)累計(jì)在運(yùn)儲(chǔ)能總裝機(jī)32.10吉瓦，其中抽水蓄能32吉瓦、電化學(xué)儲(chǔ)能0.05吉瓦、儲(chǔ)熱0.05吉瓦。抽水蓄能電站和電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目都主要集中在我國(guó)東部沿海城市，儲(chǔ)熱主要集中在青海省。
近五年，中國(guó)抽水蓄能發(fā)展相對(duì)緩慢，而電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)的增速明顯高于全球市場(chǎng)，光熱儲(chǔ)能目前尚處于起步階段。得益于技術(shù)進(jìn)步、成本降低，在目前無補(bǔ)貼的情況下，儲(chǔ)能在峰谷價(jià)差套利、輔助服務(wù)市場(chǎng)及可再生能源限電解決方案上已實(shí)現(xiàn)有條件的商業(yè)化運(yùn)行。
抽水蓄能發(fā)展相對(duì)緩慢
“十二五”期間，中國(guó)抽水蓄能整體發(fā)展相對(duì)緩慢。2011~2014年處于緩慢增長(zhǎng)期，裝機(jī)每年保持約5%的增速。2014年11月17日發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)抽水蓄能電站健康有序發(fā)展有關(guān)問題的意見》明確指出要適度加快抽水蓄能電站建設(shè)步伐，提出到2025年全國(guó)抽水蓄能總裝機(jī)約1億千瓦的目標(biāo)。在該政策刺激下，抽水蓄能建設(shè)開始提速。數(shù)據(jù)顯示，“十二五”前4年，累計(jì)開工11座電站，總規(guī)模14.6吉瓦。僅2015年新開工的抽水蓄能電站項(xiàng)目就達(dá)10個(gè)，裝機(jī)量約14.1吉瓦，且預(yù)計(jì)都將在2022年左右完工。
電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展迅速
目前，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展相對(duì)迅速。國(guó)內(nèi)以鋰電池為主，發(fā)展也相對(duì)成熟，其累計(jì)運(yùn)行裝機(jī)規(guī)模占我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)總裝機(jī)的三分之二以上，在調(diào)頻輔助服務(wù)、分布式微網(wǎng)、戶用儲(chǔ)能領(lǐng)域的增長(zhǎng)速度最快。此外，儲(chǔ)能在電動(dòng)汽車充換電方面也發(fā)揮了很好的作用，如建立車電互聯(lián)(V2G)系統(tǒng)，光儲(chǔ)式電動(dòng)汽車充換電站、需求響應(yīng)充電等。然而，鋰電池儲(chǔ)能還處于商業(yè)化初期，由于價(jià)格高、用于大型儲(chǔ)能上尚存在弊端等因素，離大規(guī)模推廣普及還有一定的距離。
鈉硫電池在日本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，在我國(guó)還沒有完全從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化應(yīng)用階段。該技術(shù)是目前唯一同時(shí)具備大容量和高能量密度的儲(chǔ)能電池，但由于成本高，在我國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。值得注意的是，目前石墨烯鋰離子電池在電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域具有非常強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，可在幾分鐘內(nèi)充滿，為此石墨烯技術(shù)成為各國(guó)研發(fā)的頭號(hào)技術(shù)。當(dāng)前我國(guó)在此技術(shù)上取得了重大突破。國(guó)內(nèi)最早進(jìn)入石墨烯領(lǐng)域的上市公司之一東旭光電(000413)于今年7月8日推出了世界首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品。
光熱發(fā)展仍處于起步階段
目前，我國(guó)的儲(chǔ)熱項(xiàng)目尚不成熟，還在起步階段，共有兩個(gè)示范項(xiàng)目：一個(gè)是北京延慶的八達(dá)嶺項(xiàng)目，規(guī)劃裝機(jī)為1.5兆瓦；另一個(gè)是青海的中控德令哈項(xiàng)目，規(guī)劃裝機(jī)50兆瓦。八達(dá)嶺太陽能(000591)熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站于2012年8月成功發(fā)電，是亞洲首個(gè)兆瓦級(jí)太陽能塔式熱發(fā)電站，但目前未有并網(wǎng)消息。中控德令哈10兆瓦塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站于今年8月21日實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷并網(wǎng)發(fā)電。這是我國(guó)投運(yùn)的第一座熔鹽儲(chǔ)能光熱電站，也是全世界第三座熔鹽儲(chǔ)能塔式光熱電站。
青海省除中控德令哈的項(xiàng)目外，還有中廣核德令哈50兆瓦槽式光熱發(fā)電、青海光熱電力集團(tuán)格爾木200兆瓦塔式光熱發(fā)電和博昱新能源有限公司德令哈50兆瓦槽式光熱發(fā)電三個(gè)在建項(xiàng)目。今年9月1日國(guó)家發(fā)改委核定了太陽能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)1.15元/千瓦時(shí)(適用于2016年實(shí)施的示范項(xiàng)目)，為光熱發(fā)電行業(yè)迎來重大利好。
總體來講，目前我國(guó)應(yīng)用相對(duì)比較廣泛的主流儲(chǔ)能技術(shù)為抽水蓄能、鋰離子電池和液流電池。除抽水蓄能外，目前還沒有一種技術(shù)在成本、安全、穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)上占明顯優(yōu)勢(shì)。
全球儲(chǔ)能發(fā)展前景展望
據(jù)美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)NavigantResearch研究，預(yù)計(jì)到2024年，全球儲(chǔ)能技術(shù)收益將突破210億美元。
就應(yīng)用領(lǐng)域而言，隨著技術(shù)升級(jí)持續(xù)改變電網(wǎng)穩(wěn)定性、成本效益，儲(chǔ)能發(fā)展越來越受到可再生能源行業(yè)的歡迎。IHS預(yù)計(jì)，到2018年全球家庭光伏發(fā)電電池儲(chǔ)能裝機(jī)容量將達(dá)到900兆瓦，其主要增長(zhǎng)市場(chǎng)為德國(guó)、意大利與英國(guó)。
就區(qū)域需求而言，由于對(duì)可再生能源并入電網(wǎng)的需求，亞洲將占據(jù)儲(chǔ)能領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。市場(chǎng)研究與咨詢機(jī)構(gòu)Frost&Sullivan預(yù)計(jì)，2016年亞洲每年新增太陽能發(fā)電量將增加至33吉瓦，年均增長(zhǎng)率達(dá)28.9%。目前，電池儲(chǔ)能絕大多數(shù)被用到電網(wǎng)輸配環(huán)節(jié)，未來工業(yè)、商業(yè)、尤其是居民儲(chǔ)能的增長(zhǎng)速度會(huì)高過電網(wǎng)儲(chǔ)能。澳大利亞和日本有望在2016年成為住宅能源存儲(chǔ)的主要市場(chǎng)。
就技術(shù)路線而言，鋰離子電池是目前最具發(fā)展前景的技術(shù)。IHS預(yù)計(jì)，到2025年全球儲(chǔ)能裝置中，鋰電池將會(huì)占據(jù)超過80%。不僅是美國(guó)、日本，在南非、肯尼亞、菲律賓等其他國(guó)家的電池成本也在持續(xù)下降。到2025年，澳大利亞的儲(chǔ)能裝置安裝率將超過5%，成為全球蓄電池的領(lǐng)軍。
就中國(guó)而言，其儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)前景很大。根據(jù)《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016~2030年)》，到2020年示范推廣100兆瓦級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、10兆瓦級(jí)鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和100兆瓦級(jí)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)等一批趨于成熟的儲(chǔ)能技術(shù)。新一輪電力體制改革將為新能源分布式電源和儲(chǔ)能應(yīng)用打開市場(chǎng)。從經(jīng)濟(jì)性上看，儲(chǔ)能成本會(huì)隨著規(guī)?；瘧?yīng)用而快速下降，回收期逐漸縮短，并開始逼近贏利點(diǎn)。在該情況下，預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將超過50吉瓦。
