近年來，隨著風(fēng)能、太陽能、潮汐能等可再生能源的開發(fā)與應(yīng)用，與之相配套的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)引起社會(huì)高度關(guān)注。日前，在2014第二屆儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)及分布式能源中的應(yīng)用高層研討會(huì)上，與會(huì)專家認(rèn)為，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)發(fā)電、輸電、配電、用電四大環(huán)節(jié)具有不可或缺的關(guān)鍵作用，未來我國(guó)將成為全球最大的儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)，但目前各種形式的儲(chǔ)能技術(shù)都存在諸多缺陷和局限，阻礙了其作為電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模應(yīng)用。
傳統(tǒng)電網(wǎng)存在嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)
隨著20世紀(jì)全球各發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，規(guī)模經(jīng)濟(jì)不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致自燃資源特別是能源資源大量消耗，由此帶來的能源危機(jī)及環(huán)境污染問題，使人們逐漸開始重視提高能源的利用效率并開發(fā)具有高效、節(jié)能、可再生的新能源。國(guó)家發(fā)改委能源研究所副所長(zhǎng)王仲穎指出，在美麗中國(guó)的情景下，到2050年我國(guó)人均GDP達(dá)到3萬美元時(shí)，能源供應(yīng)量將達(dá)到70億噸左右標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭占三分之一、油氣占三分之一、新能源占三分之一。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及民生用電量逐年增加，用電負(fù)荷需求呈現(xiàn)出多元化趨勢(shì)，對(duì)電力部門的供電需求越來越高，即長(zhǎng)壽命、低成本、可規(guī)模化、高安全。國(guó)家電網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院“千人計(jì)劃”專家曹均正認(rèn)為，我國(guó)能源很大一部分都損失在了轉(zhuǎn)換和傳輸過程中。
事實(shí)上，傳統(tǒng)電網(wǎng)面臨用電高峰發(fā)電成本高、供需不平衡導(dǎo)致輸電線路阻塞、發(fā)電廠與終端用戶遠(yuǎn)距離輸電線路損耗嚴(yán)重等諸多問題。目前，我國(guó)電力用戶地域分散，農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)荷密度小且地域差別較大;負(fù)荷峰谷差大，用電負(fù)荷率低;負(fù)荷季節(jié)性、時(shí)令性強(qiáng)，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)低;送電距離遠(yuǎn)、送電功率小、輸送電能偏少、農(nóng)村電網(wǎng)變電設(shè)備和線路利用率低，造成農(nóng)村電網(wǎng)的供電成本偏高、經(jīng)營(yíng)效益偏低。
根據(jù)調(diào)查，我國(guó)太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電的年增長(zhǎng)速度達(dá)到30%以上，但可再生能源發(fā)電具有明顯的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性、調(diào)峰難、并網(wǎng)難等不連續(xù)、不穩(wěn)定和不可控非穩(wěn)態(tài)特征，大規(guī)模可再生能源發(fā)電并網(wǎng)將對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的安全、可靠、高效運(yùn)營(yíng)帶來嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。
儲(chǔ)能技術(shù)商業(yè)化有挑戰(zhàn)
王仲穎認(rèn)為，中國(guó)式的能源革命將跨越油氣時(shí)代直接進(jìn)入可再生能源時(shí)代，而中國(guó)能源革命的核心內(nèi)涵是大幅度提高終端用能的電氣化水平，其中儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用就是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段之一。
實(shí)際上，儲(chǔ)能技術(shù)是突破可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)，是智能電網(wǎng)的必要組成部分，在儲(chǔ)能市場(chǎng)商業(yè)化雛形階段，系統(tǒng)性的比較分析各類儲(chǔ)能技術(shù)的性能特點(diǎn)，為未來市場(chǎng)發(fā)展提供篩選技術(shù)路線的框架基礎(chǔ)至關(guān)重要。
中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)行業(yè)規(guī)劃與信息統(tǒng)計(jì)部副主任游敏認(rèn)為，儲(chǔ)能系統(tǒng)是促進(jìn)電力市場(chǎng)化改革、實(shí)現(xiàn)輔助服務(wù)多元化、優(yōu)化電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要技術(shù)途徑，也是發(fā)展微電網(wǎng)、分布式能源站、促進(jìn)可再生能源研發(fā)、積極發(fā)展電動(dòng)汽車、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、促進(jìn)電力結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展新方式轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)支撐。
但儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在我國(guó)還處于發(fā)展的初期階段，儲(chǔ)能技術(shù)研究、應(yīng)用示范、效益綜合評(píng)價(jià)等一直是業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)，面臨著成本、性能、技術(shù)選擇、安全性等問題。目前，我國(guó)還沒有出臺(tái)與儲(chǔ)能相關(guān)的政策體系和價(jià)格機(jī)制，其中儲(chǔ)能電站一次性資金投入基本都能算清楚，可是電站運(yùn)行成本、維護(hù)成本和折舊成本仍沒有清晰的界定標(biāo)準(zhǔn)，給儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)帶來巨大挑戰(zhàn)。
儲(chǔ)能技術(shù)引發(fā)電力改革
第三次工業(yè)革命開啟了以集成電路、可再生能源與互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，從傳統(tǒng)集中式的人類經(jīng)營(yíng)活動(dòng)逐步變換為智能化分散經(jīng)營(yíng)方式，儲(chǔ)能作為分布式發(fā)電與微電網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)，承擔(dān)著承上啟下的作用。同時(shí)，儲(chǔ)能作為未來推動(dòng)可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最前瞻性技術(shù)，在可再生能源并網(wǎng)、電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)、無電地區(qū)供電工程乃至未來能源安全方面都將發(fā)揮巨大作用。
游敏認(rèn)為，儲(chǔ)能技術(shù)改變了電力系統(tǒng)即發(fā)即用的傳統(tǒng)模式，使電力系統(tǒng)由原來的一組發(fā)電側(cè)變量和一組用電側(cè)變量組成的兩組時(shí)刻保持平衡的簡(jiǎn)單系統(tǒng)變?yōu)榱巳M變量平衡系統(tǒng)，從而使電力系統(tǒng)的平衡關(guān)系變得多樣化，可選擇控制、可最優(yōu)化，因此儲(chǔ)能技術(shù)的引入是對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)概念的一次變革。
在儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)與美國(guó)和日本相比起步較晚，相關(guān)技術(shù)水平有很大差距。而且我國(guó)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的研究開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于風(fēng)能、太陽能，因此加快儲(chǔ)能技術(shù)開發(fā)并引領(lǐng)和帶動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。在我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)沒有突破進(jìn)展時(shí)期，將不同儲(chǔ)能介質(zhì)結(jié)合起來，利用其優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)其不足，將是未來一段時(shí)間內(nèi)的應(yīng)用方向。在選擇儲(chǔ)能技術(shù)路線時(shí)，除了考慮投資成本、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)因素以及安全和環(huán)境因素外，必須衡量的技術(shù)指標(biāo)包括能量密度、功率密度、響應(yīng)時(shí)間、充電效率和使用壽命，并綜合考慮各種技術(shù)的優(yōu)劣，做到揚(yáng)長(zhǎng)避短至關(guān)重要。
隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來的新一輪電力體系變革，大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)的迅速發(fā)展、電動(dòng)汽車的蓬勃興起，都將給儲(chǔ)能帶來新的發(fā)展空間，給儲(chǔ)能市場(chǎng)注入新的活力，儲(chǔ)能技術(shù)在電力領(lǐng)域迎來重大商機(jī)。根據(jù)所用的能量形式，儲(chǔ)能技術(shù)分為物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電池儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能。目前，我國(guó)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)中只有抽水儲(chǔ)能技術(shù)比較成熟，主要用于電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、應(yīng)急保障以及輔助核電站進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，但受地理環(huán)境、建設(shè)周期的約束。不過，目前還不存在各項(xiàng)特性均優(yōu)于其他技術(shù)的通用型儲(chǔ)能技術(shù)，未來各種不同的儲(chǔ)能技術(shù)將共存發(fā)展，不同儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的速度及其經(jīng)濟(jì)性，將在相當(dāng)大的程度上決定其應(yīng)用前景，但在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)，無論采取什么樣的儲(chǔ)能模式，最終還是由消費(fèi)者的選擇說了算。
相關(guān)報(bào)道
儲(chǔ)能行業(yè)或迎來爆發(fā)性發(fā)展
“我想5年、10年以后，甚至可能是20年以后，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)會(huì)迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。”國(guó)家發(fā)改委能源研究所副所長(zhǎng)王仲穎在近日參加第二屆儲(chǔ)能技術(shù)高層研討會(huì)時(shí)指出：“中國(guó)要實(shí)現(xiàn)生態(tài)夢(mèng)，只有走高比例的清潔能源、非化石能源這一條發(fā)展路徑。”而這離不開儲(chǔ)能。
目前，我國(guó)對(duì)儲(chǔ)能的要求已經(jīng)較為迫切。以北京為例，峰谷差已經(jīng)達(dá)到3倍以上，大量的發(fā)電裝置實(shí)際是為高峰用電裝備的，如果有足夠的儲(chǔ)能技術(shù)，將可以大大降低火電的裝機(jī)容量。
在目前所使用的主流電能儲(chǔ)存技術(shù)中，電池儲(chǔ)能憑借較高的功率和能量密度、模塊化部署能力、未來進(jìn)一步降低成本的較大潛力，可適用的應(yīng)用范圍最廣，已逐漸成為最主流的儲(chǔ)能技術(shù)路線。
而在電池儲(chǔ)能細(xì)分技術(shù)路線中，與鋰電池已基本確立電動(dòng)汽車領(lǐng)域的主流地位不同，新型鉛酸電池(主要指鉛碳電池)、鋰電池、液流電池均有機(jī)會(huì)占據(jù)一席之地。尤其是鉛碳電池，其設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)15年。
現(xiàn)階段，哪些技術(shù)可以替代儲(chǔ)能技術(shù)為儲(chǔ)能發(fā)展鋪路也引來諸多爭(zhēng)論。因?yàn)榧幢阌羞@些技術(shù)為儲(chǔ)能“鋪路”，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展仍面臨諸多問題。
業(yè)內(nèi)人士建議，制定持續(xù)的、清晰的儲(chǔ)能發(fā)展戰(zhàn)略，明確儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖;吸取前期風(fēng)電和太陽能的教訓(xùn)，整合科研力量，突破核心技術(shù)瓶頸;鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能設(shè)備企業(yè)開拓海外市場(chǎng);制定相應(yīng)的財(cái)政扶持政策，探索建立與電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)相配套的儲(chǔ)能價(jià)格機(jī)制。
