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儲(chǔ)能:突破技術(shù)局限 儲(chǔ)能引領(lǐng)“中國式”能源革命 - 儲(chǔ)能 能源 電網(wǎng)
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文章來源:中國工業(yè)報(bào) 更新時(shí)間:2014-10-30
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儲(chǔ)能:突破技術(shù)局限 儲(chǔ)能引領(lǐng)“中國式”能源革命 - 儲(chǔ)能 能源 電網(wǎng)

導(dǎo)讀:

  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)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,未來我國將成為全球大的儲(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

  

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)。     (資料圖片)

  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)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,未來我國將成為全球大的儲(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能源的利用效率并開發(fā)具有效、節(jié)能、可再生的新能源。國家發(fā)改委能源研究所副所長(zhǎng)王仲穎指出,在美麗中國的情景下,到2050年我國人均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,即長(zhǎng)壽命、低成本、可規(guī)模化、安全。國家電網(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)面臨用電峰發(fā)電成本、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、經(jīng)營效益偏低。

  根據(jù)調(diào)查,我國太陽能、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、效運(yùn)營帶來嚴(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,而中國能源革命的核心內(nèi)涵是大幅度提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)營活動(dòng)逐步變換為智能化分散經(jīng)營方式,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,我國與美國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,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)層研討會(huì)時(shí)指出:“中國要實(shí)現(xiàn)生態(tài)夢(mèng),只有走比例的清潔能源、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)用范圍廣,已逐漸成為主流的儲(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)營相配套的儲(chǔ)能價(jià)格機(jī)制。                             

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