過去30年,中國經(jīng)歷了高速的經(jīng)濟發(fā)展,但也為此付出了沉重的環(huán)境代價,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。
世界各國都很重視儲能領(lǐng)域的投資。預(yù)計2014年到2020年,僅中國電網(wǎng)級儲能市場規(guī)模就將超過100億美元。這是全聯(lián)新能源商會和漢能集團日前發(fā)布《全球新能源發(fā)展報告2014》下稱《報告》中的一項重要結(jié)論。
儲能應(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、電動汽車充換電等,是解決新能源電力儲存的關(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能技術(shù),一旦儲能技術(shù)能夠突破了,其他的都好解決。”
據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟項目庫不完全統(tǒng)計,從2000年~2013年底,中國共有76個規(guī)劃、在建和已投運的儲能項目(不含抽蓄、儲熱及壓縮空氣)。其中,已投運的項目在電力系統(tǒng)的累計裝機量為53.7MW,占全球裝機規(guī)模的7%。2011年,由于國家風(fēng)光儲輸示范項目的開展,裝機規(guī)模增速大幅提升,同比2010年增長了百倍。
中央千人計劃國家特聘專家,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際應(yīng)用。儲能技術(shù)將是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分,涉及其建設(shè)的各個主要環(huán)節(jié)。同時,儲能技術(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
儲能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運行過程中―采、發(fā)、輸、配、用、儲六大環(huán)節(jié)中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲能環(huán)節(jié)后,可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理, 消除晝夜間峰谷差,平滑負荷,不僅可以更有效地 利用電力設(shè)備,降低供電成本,還可以促進可再生能源的應(yīng)用,也可作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整 頻率、補償負荷波動的一種手段。儲能技術(shù)的應(yīng)用必將在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計、規(guī)劃、調(diào)度、控制等方面帶來重大變革 。
近幾十年來,儲能技術(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、動能、電磁能等形態(tài)存儲,按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲能四大類型。其中物理儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能;電磁儲能包括超導(dǎo)、超級電容和高能密度電容儲能;電化學(xué)儲能包括鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能; 相變儲能包括冰蓄冷儲能等。
化石能源呈逐年下降趨勢,化石能源在整個 20 世紀所占的份額均在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方法,已成為全球共同關(guān)注的首要問題。對中國這樣一個能源生產(chǎn)和消費大國來說,既有節(jié)能減排的需求,也有能源增長以支撐經(jīng)濟發(fā)展的需要,這就需要大力發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)。
日益增長的能源消費,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,中國沒有達到類似美國、日本將儲能當(dāng)作一個獨立產(chǎn)業(yè)加以看待并出臺專門扶持政策的程度,尤其在缺乏為儲能付費機制的前提下,儲能產(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,容量僅占總裝機容量1.7%左右,遠沒有達到東部地區(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儲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)。