儲(chǔ)能技術(shù)引發(fā)電力改革

 儲(chǔ)能在電網(wǎng)的不同領(lǐng)域，從發(fā)電端、到輸配電網(wǎng)絡(luò)、再到用電端都有用武之地。其中，在發(fā)電端用于平滑光伏電站、風(fēng)電場(chǎng)等間歇性電源的出力波動(dòng)，將是最先啟動(dòng)的主要細(xì)分市場(chǎng)。截至2013年底，全球風(fēng)電和光伏的累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量分別約為300GW和135GW，假設(shè)以5%的裝機(jī)功率比例、2小時(shí)放電容量的保守參數(shù)配置電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，僅這一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)就意味著近1000億元的市場(chǎng)。圖為比亞迪生產(chǎn)的4MW/2MWh調(diào)峰調(diào)頻儲(chǔ)能系統(tǒng)。

近年來(lái)，隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等可再生能源的開(kāi)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(zhuān)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(lái)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(lái)的能源危機(jī)及環(huán)境污染問(wèn)題，使人們逐漸開(kāi)始重視提高能源的利用效率并開(kāi)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(wàn)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(mén)的供電需求越來(lái)越高，即長(zhǎng)壽命、低成本、可規(guī)?；⒏甙踩?。國(guó)家電網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院“千人計(jì)劃”專(zhuān)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(guò)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(hù)遠(yuǎn)距離輸電線路損耗嚴(yán)重等諸多問(wèn)題。目前，我國(guó)電力用戶(hù)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(yáng)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)?？稍偕茉窗l(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(lái)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(kāi)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(kāi)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(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)的性能特點(diǎn)，為未來(lái)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(chē)、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(wèn)題。目前，我國(guó)還沒(méi)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(méi)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(lái)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(kāi)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(lèi)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(lái)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(chē)、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(wú)電地區(qū)供電工程乃至未來(lái)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(lái)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(kāi)發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于風(fēng)能、太陽(yáng)能，因此加快儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)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(méi)有突破進(jìn)展時(shí)期，將不同儲(chǔ)能介質(zhì)結(jié)合起來(lái)，利用其優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)其不足，將是未來(lái)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(lái)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(chē)的蓬勃興起，都將給儲(chǔ)能帶來(lái)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(lái)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(guò)，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(lái)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(wú)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(shuō)了算。