儲能經(jīng)濟(jì)性不如“棄風(fēng)” 缺的是技術(shù)還是政策？

國家能源局組織制定的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》于8月6日正式發(fā)布，規(guī)劃指出到2015年，抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到3000萬千瓦;累計(jì)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到1億千瓦，年發(fā)電量超過1900億千瓦時(shí);太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到2100萬千瓦，太陽能熱利用累計(jì)集熱面積4億平方米。

7月9日，南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司人士向本報(bào)記者表示，其以深圳寶清儲能站試點(diǎn)工程為基礎(chǔ)的“兆瓦級電池儲能站關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”項(xiàng)目通過專業(yè)鑒評。而于去年投入使用的國內(nèi)最大的儲能示范項(xiàng)目河北省張北風(fēng)光儲輸示范項(xiàng)目一期工程，已經(jīng)安全運(yùn)行半年多。

“一些風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則中要求風(fēng)電場具備有功功率控制和系統(tǒng)調(diào)頻能力，這會造成風(fēng)電場出力下調(diào)從而影響經(jīng)濟(jì)性。”中國電力科學(xué)研究院新能源研究所遲永寧博士向本報(bào)記者介紹，“在送電端電網(wǎng)配置一定容量的儲能裝置，則可在通道阻塞的時(shí)候儲存能量，在通道負(fù)載率較低時(shí)釋放能量，調(diào)整頻率和提高輸電通道的利用率。”

的確，儲能作為提高電網(wǎng)柔性、提高本地電網(wǎng)消納可再生能源能力的關(guān)鍵技術(shù)之一，相對高壓跨省跨區(qū)域電網(wǎng)輸電線路、調(diào)峰調(diào)頻機(jī)組、負(fù)荷端管理來說，有著調(diào)峰調(diào)頻能力強(qiáng)、方便電網(wǎng)調(diào)度、減少備用機(jī)組容量、減少溫室氣體排放、技術(shù)選擇多、施工安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)。

然而，儲能產(chǎn)業(yè)作為可再生能源接入必不可少的支撐技術(shù)之一，是否能突破瓶頸，迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇?

儲能技術(shù)路線均未定型

根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟提供的資料，目前儲能技術(shù)主要有抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池、熔融鹽電池、鎳氫電池、電化學(xué)電容器、燃料電池、金屬-空氣電池和超導(dǎo)儲能等12種。另還有超級電容新技術(shù)、鉛酸電池新技術(shù)、超級鉛酸電池新技術(shù)、金屬燃料電池新技術(shù)、新型壓縮空氣儲能技術(shù)、熔融鹽蓄熱新技術(shù)等新興儲能技術(shù)。

資料顯示，從功率等級和放電持續(xù)時(shí)間上看，抽水蓄能、壓縮空氣儲能、液流電池、鈉硫電池均可用在削峰填谷等能量型應(yīng)用領(lǐng)域，其中抽水蓄能是最成熟的技術(shù)，鈉硫電池是化學(xué)電池領(lǐng)域最成熟的技術(shù);而飛輪儲能和鋰離子電池的反應(yīng)速度快，能夠提供兆瓦級的瞬時(shí)功率輸出，可用在電力調(diào)頻等功率型應(yīng)用的領(lǐng)域。

2009年，由國家財(cái)政部、科技部和國家電網(wǎng)公司共同啟動總投資約150億元的我國首個(gè)風(fēng)光儲輸示范項(xiàng)目示范項(xiàng)目，開發(fā)規(guī)模為500兆瓦風(fēng)電、100兆瓦太陽能光伏發(fā)電、110兆瓦化學(xué)儲能。同年6月，該儲輸項(xiàng)目一期工程落戶河北省張家口市張北縣，計(jì)劃建設(shè)風(fēng)電100兆瓦、光伏發(fā)電50兆瓦、儲能20兆瓦，2011年，張北風(fēng)光儲輸示范項(xiàng)目一期工程開始招標(biāo)，招標(biāo)公告五個(gè)包中四個(gè)都是磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，為6MW×6h、4MW×4h、3MW×3h和1MW×2h，分別由比亞迪股份有限公司、東莞新能源科技有限公司、中航鋰電(洛陽)有限公司、萬向電動汽車有限公司中標(biāo);另有一個(gè)包采購2MW×4h的液流電池系統(tǒng)，由北京普能世紀(jì)科技有限公司(以下簡稱普能)競得。

一直致力于研究釩液流電池技術(shù)的普能堅(jiān)定地認(rèn)為釩液流電池技術(shù)在應(yīng)用于電網(wǎng)級儲能時(shí)，具有可大規(guī)模應(yīng)用、成本低、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。普能CEO江宗憲此前在接受《中國能源報(bào)》記者采訪時(shí)曾表示，目前還很難單純地說各種儲能技術(shù)路線孰優(yōu)孰劣。

“我們也知道釩液流電池技術(shù)也有不足，那就是它的能量密度相對較低，電池體積比較大，但在電網(wǎng)應(yīng)用中，這不是主要問題。如果我們站在整個(gè)電力的角度來看待儲能，它就是一個(gè)大的、多路線的系統(tǒng)，需要根據(jù)實(shí)際需求匹配不同的路線和產(chǎn)品。”江宗憲對本報(bào)記者說。

“這個(gè)示范工程招標(biāo)只是一種試驗(yàn)，看不同的電池系統(tǒng)使用起來是否便利經(jīng)濟(jì)，談不上代表了儲能電池的技術(shù)路線，儲能技術(shù)還在不斷發(fā)展中。”中國電科院電工與新材料研究所高級工程師來小康對《中國能源報(bào)》記者說。

中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟儲能專業(yè)委員會會長俞振華也持同樣的觀點(diǎn)。他告訴本報(bào)記者，在可再生能源并網(wǎng)的儲能技術(shù)中，不同的項(xiàng)目有不同的具體情況，所需的儲能技術(shù)也不盡相同。

“發(fā)電領(lǐng)域和可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域所需要的儲能技術(shù)不同，風(fēng)電和光伏發(fā)電所需的儲能技術(shù)也不同。即使單純從風(fēng)電來說，解決風(fēng)電并網(wǎng)、調(diào)度、調(diào)頻、平滑處理這些方面所需要的儲能技術(shù)不同，風(fēng)電在東北、西北、內(nèi)蒙等不同區(qū)域并網(wǎng)對儲能技術(shù)和電池安全性的要求也不盡相同。”俞振華舉例說。

“拿離網(wǎng)光伏電站來說，在沒有日照的情況下要保證5天能夠持續(xù)供電，這就需要幾十個(gè)小時(shí)的充電時(shí)間，鉛酸蓄電池技術(shù)就比較合適;而并網(wǎng)中涉及到需要能源管理的，傳統(tǒng)還是鉛酸蓄電池，但是鋰電池應(yīng)用得更多一些。”俞振華進(jìn)一步說。

根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟儲能專業(yè)委員會編寫的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2012》(以下簡稱白皮書)，在目前已經(jīng)獲得實(shí)際應(yīng)用或者第三方測試驗(yàn)證的各種大規(guī)模儲能技術(shù)中，抽水蓄能和壓縮空氣技術(shù)相對成熟，適合100兆瓦以上級別儲能系統(tǒng);鈉硫電池、釩電池、鋰電池、超級鉛酸電池和飛輪儲能電池已經(jīng)開始運(yùn)用于兆瓦級別的應(yīng)用中;而在百千瓦及以下級別的應(yīng)用中，大多數(shù)儲能技術(shù)都能夠滿足需求。

遲永寧也認(rèn)為，各種儲能技術(shù)由于其在技術(shù)、原理、功能特性等都不盡相同，其應(yīng)用范圍將有所區(qū)別，未來的儲能應(yīng)用會更有針對性，呈現(xiàn)各種技術(shù)互為補(bǔ)充的局面。

“而可再生能源發(fā)電相對常規(guī)電源而言最大的不同是由于其間歇性帶來的輸出功率波動，未來對于大規(guī)模接入系統(tǒng)的可再生能源發(fā)電，能與之相匹配的大容量、低成本儲能技術(shù)將更具優(yōu)勢。”遲永寧對本報(bào)記者說。

白皮書中還提到，從循環(huán)壽命看，抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超級電容器以及超導(dǎo)儲能的循環(huán)壽命都超過了100000次，非常適合應(yīng)用于需要頻繁充放電的場合，化學(xué)儲能領(lǐng)域的全釩液流電池也擁有較長的循環(huán)壽命。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，鈉硫電池在電網(wǎng)調(diào)峰、負(fù)荷轉(zhuǎn)移和備用容量(旋轉(zhuǎn)備用等)領(lǐng)域和可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用比例最高，是化學(xué)儲能領(lǐng)域較成熟的技術(shù)。液流電池在此領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用。鋰離子電池技術(shù)除在這些領(lǐng)域占一定比例外，在電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)方面的表現(xiàn)較為突出。另外，飛輪儲能和先進(jìn)鉛酸電池在調(diào)頻領(lǐng)域也有應(yīng)用案例。

儲能經(jīng)濟(jì)性還不如棄風(fēng)?

“國網(wǎng)和南網(wǎng)這兩個(gè)兆瓦級儲能示范項(xiàng)目主要是技術(shù)示范，還遠(yuǎn)未達(dá)到商業(yè)化規(guī)?；\(yùn)作的條件。”遲永寧向本報(bào)記者表示。

張北風(fēng)光儲輸示范項(xiàng)目一期工程建設(shè)風(fēng)電100兆瓦，儲能電池20兆瓦，其中儲能電池投資約4億元，即每兆瓦儲能的總投入為2000萬元，每兆瓦風(fēng)電需要花費(fèi)的儲能投入400萬元。

根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，截至2011年底，我國風(fēng)電裝機(jī)容量47000兆瓦，記者按照張北儲輸項(xiàng)目20%的儲能設(shè)備配比計(jì)算，所需的儲能一次性投入一共為1880億元;而去年全年風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)為1903，累計(jì)風(fēng)電發(fā)電量為890億千瓦時(shí)，記者以國家發(fā)改委2009年制定的風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)最高價(jià)格0.61元/千瓦時(shí)來算，如果棄風(fēng)高達(dá)15%-35%，實(shí)際損失約為81.44億元-190.02億元。

當(dāng)然，以上的計(jì)算尚未考慮儲能電站的實(shí)際效率等因素，這個(gè)數(shù)據(jù)并不能說明全部問題，但不可否認(rèn)的是，許多人認(rèn)為，相對于儲能技術(shù)所投入的巨大成本，棄風(fēng)是否是更具經(jīng)濟(jì)性的選擇?

“棄風(fēng)是一種手段，從以上數(shù)據(jù)的表面看來，為了解決棄風(fēng)而上儲能設(shè)備，肯定是棄風(fēng)顯得更為經(jīng)濟(jì)。但對一個(gè)風(fēng)電場來說，棄風(fēng)不是唯一的問題，風(fēng)電質(zhì)量、風(fēng)電預(yù)測、風(fēng)電低壓穿越、風(fēng)電帶給電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)度等問題，儲能技術(shù)都能給其帶來效益。”

遲永寧也向記者提到，美國威斯康星州公用電力的北方環(huán)型輸電網(wǎng)5個(gè)節(jié)點(diǎn)使用了6臺小型低溫超導(dǎo)儲能電站。“電站2000年6月起開始運(yùn)行，在此后3年半運(yùn)行中，總共在該環(huán)網(wǎng)上抑制了2000多次電壓暫降，大大增強(qiáng)了該地區(qū)的電壓穩(wěn)定性。”

白皮書指出，從系統(tǒng)每千瓦時(shí)的造價(jià)來看，抽水蓄能、壓縮空氣儲能、鋅┛掌?緋爻殺窘系汀＞」芙?昀雌淥?⒛艿緋氐某殺徑汲上陸登魘疲??誚銑さ氖奔淠冢?購苣押統(tǒng)樗?钅艿仍讜旒凵閑緯刪赫?Ａ磽猓?陜執(zhí)⒛埽??兜縟荽⒛?、?即⒛艽釉旒凵峽錘?屎咸峁┒淌憊β市陀τ謾Ｏ冉?λ岬緋匚蘼鄞用殼?呤痹旒芻故敲殼?咴旒劾純矗?加幸歡ㄓ攀疲??眉際跎形闖墑歟??圓⒚揮械玫焦惴和乒