張國(guó)寶：儲(chǔ)能影響未來(lái)能源大格局
2016-11-25 10:15:19
摘要：2011年福島核電站事故后，日本推動(dòng)戶用儲(chǔ)能作為產(chǎn)業(yè)扶持的重點(diǎn)。2012年4月出臺(tái)家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)助金政策，在這項(xiàng)政策的支持下，2013年，越來(lái)越多的儲(chǔ)能系統(tǒng)獲得補(bǔ)助并投放市場(chǎng)。
無(wú)論是項(xiàng)目數(shù)量還是裝機(jī)規(guī)模，美國(guó)與日本仍然是最主要的儲(chǔ)能示范應(yīng)用國(guó)家，分別占40%和39%的全球裝機(jī)容量份額。美國(guó)是儲(chǔ)能發(fā)展較早的國(guó)家，目前擁有全球近半的示范項(xiàng)目，并且出現(xiàn)了若干已實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的儲(chǔ)能項(xiàng)目。美國(guó)在鋰離子電池制造及系統(tǒng)集成方面應(yīng)用較多，同時(shí)配以大規(guī)模的政府資金支持。而日本在鈉硫電池、液流電池和改性鉛酸電池儲(chǔ)能技術(shù)方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平。2011年福島核電站事故后，日本推動(dòng)戶用儲(chǔ)能作為產(chǎn)業(yè)扶持的重點(diǎn)。2012年4月出臺(tái)家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)助金政策，在這項(xiàng)政策的支持下，2013年，越來(lái)越多的儲(chǔ)能系統(tǒng)獲得補(bǔ)助并投放市場(chǎng)。
歐盟電網(wǎng)計(jì)劃(EEGI)近期發(fā)布了《歐洲儲(chǔ)能創(chuàng)新圖譜》報(bào)告，對(duì)歐洲14個(gè)國(guó)家儲(chǔ)能研究、開(kāi)發(fā)與示范項(xiàng)目進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。在過(guò)去5年，這些國(guó)家公共投資和受到歐盟委員會(huì)直接資助的項(xiàng)目總數(shù)達(dá)到391個(gè)，總投資額9.86億歐元。德國(guó)在推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)方面的動(dòng)作較大，2013年和2014年2年共計(jì)劃投資5000萬(wàn)歐元，對(duì)新購(gòu)買儲(chǔ)能系統(tǒng)的用戶直接進(jìn)行補(bǔ)貼，目前已有30兆瓦的項(xiàng)目獲得補(bǔ)貼。由于這一儲(chǔ)能補(bǔ)貼計(jì)劃的出臺(tái)，德國(guó)在未來(lái)5年的儲(chǔ)能裝機(jī)容量有望達(dá)到2吉瓦·時(shí)。
根據(jù)歐洲市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)EuPD的預(yù)測(cè)，德國(guó)對(duì)太陽(yáng)能儲(chǔ)蓄電池系統(tǒng)銷售數(shù)量將從2013年的6000個(gè)上升為2018年的10萬(wàn)個(gè)以上，德國(guó)太陽(yáng)能儲(chǔ)蓄電池市場(chǎng)今后3年將會(huì)暴漲。澳大利亞礦業(yè)發(fā)達(dá)，許多工礦區(qū)是獨(dú)立電網(wǎng)，柴油發(fā)電比例大，礦區(qū)、公共事業(yè)、家庭儲(chǔ)能及分布式能源市場(chǎng)已開(kāi)始全面布局，預(yù)計(jì)2030年有望達(dá)到3000兆瓦規(guī)模。馬來(lái)西亞、印尼等東南亞國(guó)家已成為微電網(wǎng)的新興市場(chǎng)。這些地區(qū)海島眾多，無(wú)電人口比例大，鑒于島嶼的地理因素和經(jīng)濟(jì)狀況，微電網(wǎng)成為最佳的解決方式。
到2013年12月底，我國(guó)累計(jì)運(yùn)行、在建及規(guī)劃的儲(chǔ)能項(xiàng)目總量近60余個(gè)，裝機(jī)規(guī)模超過(guò)80兆瓦，包括張北國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸電站示范工程、寶清儲(chǔ)能電站示范工程、寧夏吳忠太陽(yáng)山風(fēng)光儲(chǔ)項(xiàng)目、遼寧臥牛石風(fēng)電場(chǎng)全釩液流儲(chǔ)能電站項(xiàng)目等。其中，分布式發(fā)電及微網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目占的比重較大，如東福山島風(fēng)光儲(chǔ)柴項(xiàng)目、南麂島微網(wǎng)項(xiàng)目、西藏阿里光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目、青海玉樹(shù)分布式光水蓄互補(bǔ)系統(tǒng)、三沙獨(dú)立光伏智能微電網(wǎng)項(xiàng)目等。這些示范項(xiàng)目的實(shí)施，既有中國(guó)政府產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)的因素，更主要是新能源發(fā)展對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定的市場(chǎng)需求推動(dòng)企業(yè)不得不建設(shè)儲(chǔ)能裝置。但我國(guó)目前還缺乏系統(tǒng)的鼓勵(lì)儲(chǔ)能發(fā)展的政策體系，主要靠企業(yè)自發(fā)建設(shè)，價(jià)格政策也不明朗，我國(guó)的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨技術(shù)、應(yīng)用和市場(chǎng)機(jī)制的三重挑戰(zhàn)。
美國(guó)最大跨國(guó)電力公司AES公司在新建電廠時(shí)十分重視配套建設(shè)儲(chǔ)能電廠。其在智利建設(shè)一座20萬(wàn)千瓦火電廠，要配套建設(shè)2萬(wàn)千瓦儲(chǔ)能電站。儲(chǔ)能電站投資高昂，為什么還要建設(shè)儲(chǔ)能電站?他們的理由是，智利礦山用電需要穩(wěn)定。該公司參與加州燃?xì)廨啓C(jī)電站競(jìng)標(biāo)，條件之一就是要配套建設(shè)10萬(wàn)千瓦左右的儲(chǔ)能電站。而我國(guó)電力企業(yè)在投資風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電時(shí)，目前還很少主動(dòng)去考慮建設(shè)儲(chǔ)能電站。
我國(guó)現(xiàn)階段四個(gè)與新能源相關(guān)的重要領(lǐng)域，分布式發(fā)電與微網(wǎng)、輔助服務(wù)、用戶側(cè)需求響應(yīng)和電動(dòng)汽車并網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)始涌現(xiàn)儲(chǔ)能的商機(jī)與經(jīng)濟(jì)性。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在我國(guó)還處于發(fā)展的初期階段，隨著可再生能源的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)潛力巨大，中國(guó)將成為全球最大儲(chǔ)能市場(chǎng)。雖然現(xiàn)階段還沒(méi)有與儲(chǔ)能相關(guān)的政策體系和價(jià)格機(jī)制，但儲(chǔ)能是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，已越來(lái)越受到政府能源部門和科技部門的關(guān)注和支持，應(yīng)用示范的財(cái)政補(bǔ)貼也在逐步推進(jìn)中。
截至2013年底，中國(guó)已運(yùn)行的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)51.5兆瓦，較2012年增長(zhǎng)了39%?？焖僭鲩L(zhǎng)涉及可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、電動(dòng)汽車等多個(gè)方面。特別是分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng)域，無(wú)電人口用電問(wèn)題的解決、海島可持續(xù)能源體系搭建、分布式光伏的啟動(dòng)，都為儲(chǔ)能開(kāi)啟了大量商機(jī)。
2013年底，全球共有40個(gè)風(fēng)電儲(chǔ)能項(xiàng)目(含運(yùn)行、在建及規(guī)劃中項(xiàng)目)，裝機(jī)量約241兆瓦，2/3的項(xiàng)目分布在歐美國(guó)家。其中美國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模占比最大，歐洲電池儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)中的應(yīng)用處于初級(jí)階段，中國(guó)逐漸開(kāi)始開(kāi)展風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。鋰離子電池、先進(jìn)鉛酸電池、液流電池和鈉硫電池是風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能中應(yīng)用最多的四種技術(shù)，在項(xiàng)目數(shù)量、裝機(jī)容量方面，份額都超過(guò)了80%。
分布式發(fā)電及微網(wǎng)日益成為能源領(lǐng)域的應(yīng)用熱點(diǎn)之一，按照國(guó)家能源規(guī)劃，到2020年，分布式發(fā)電的裝機(jī)容量將達(dá)到2.1億千瓦，占全國(guó)總裝機(jī)的11%，而儲(chǔ)能將是分布式發(fā)電微網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。儲(chǔ)能在分布式發(fā)電及微網(wǎng)中主要起到穩(wěn)定系統(tǒng)輸出、起到備用電源作用以及提高分布式發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度靈活性。分布式發(fā)電及微網(wǎng)項(xiàng)目主要應(yīng)用于社區(qū)、工業(yè)、商業(yè)、用戶、偏遠(yuǎn)地區(qū)、軍用等領(lǐng)域。其中，社區(qū)類的項(xiàng)目數(shù)量是最多的，占所有項(xiàng)目數(shù)量的50%，主要分布在美國(guó)和日本。其次是海島和偏遠(yuǎn)地區(qū)類儲(chǔ)能項(xiàng)目，分別占總項(xiàng)目數(shù)量的12%和9%，主要在中國(guó)和美國(guó)。
美國(guó)是開(kāi)展儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目最多的國(guó)家，比較知名的項(xiàng)目有紐約州Stephentown20兆瓦儲(chǔ)能電站、AES紐約州8兆瓦儲(chǔ)能電站等。智利也開(kāi)展了一些調(diào)頻儲(chǔ)能項(xiàng)目，如AES公司在智利北部電網(wǎng)投用的三個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。中國(guó)也開(kāi)始進(jìn)行儲(chǔ)能調(diào)頻電站試點(diǎn)。2013年9月，中國(guó)第一個(gè)調(diào)頻儲(chǔ)能電站北京石景山熱電廠電池儲(chǔ)能項(xiàng)目正式投運(yùn)。
北美、歐洲、亞太地區(qū)是儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)展較多的地區(qū)。美國(guó)擁有全球近一半的示范項(xiàng)目，2013年投運(yùn)了幾個(gè)裝機(jī)規(guī)模較大的項(xiàng)目，如AES位于Dayton市的40兆瓦調(diào)頻項(xiàng)目、毛伊島10兆瓦風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目等，使其全球裝機(jī)規(guī)模首次超越日本，位居第一。歐洲近幾年計(jì)劃大力推動(dòng)可再生能源發(fā)電，德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、西班牙等國(guó)相繼在2013年開(kāi)展了若干項(xiàng)目，涉及輸配、智能城市、海島微網(wǎng)等領(lǐng)域，特別是德國(guó)目前已有30兆瓦的項(xiàng)目獲得補(bǔ)貼。日本儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)容量?jī)H次于美國(guó)，僅NGK公司的裝機(jī)量就超過(guò)了300兆瓦。
中國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目近兩年發(fā)展較快，分別在可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)以及電動(dòng)汽車等領(lǐng)域部署了一些儲(chǔ)能項(xiàng)目。從應(yīng)用上看，按裝機(jī)容量分，儲(chǔ)能在可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域的比例最高，占51%，電力輸配、分布式發(fā)電及微網(wǎng)以及輔助服務(wù)也是應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域，分別占比19%、8%及16%。伴隨著中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，儲(chǔ)能技術(shù)市場(chǎng)成為了一片“藍(lán)海”。中國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能處處都有，但不是時(shí)時(shí)都有。瓶頸是儲(chǔ)能，儲(chǔ)能技術(shù)在其中起到了至為關(guān)鍵的作用。
從技術(shù)上看，截至2013年，鈉硫電池的裝機(jī)比例仍舊最高，約占45%，其次是鋰離子電池和鉛蓄電池，分別占32%和12%。全釩液流電池也開(kāi)始應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電的調(diào)儲(chǔ)。
2013年，中國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)容量從2012年的47.7兆瓦上升至64.9兆瓦，增長(zhǎng)率為36%。
隨著越來(lái)越多的示范項(xiàng)目在中國(guó)運(yùn)行，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到約136.97吉瓦(其中包含抽水蓄能、儲(chǔ)熱等技術(shù))，占2020年全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)量1800吉瓦的7.6%。
可再生能源是今后能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向，但只有儲(chǔ)能問(wèn)題解決了，我們才可能真正邁進(jìn)可再生能源的時(shí)代。真正影響未來(lái)能源大格局的是儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)能技術(shù)很可能就是下一個(gè)能源革命里面最重要的突破方向。
現(xiàn)在各種儲(chǔ)能電池技術(shù)層出不窮，美國(guó)前能源部長(zhǎng)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者朱棣文辭職后回到斯坦福大學(xué)研究加密鋰電池。鈉硫、鐵鉻、全釩、鋅空、鋁空等儲(chǔ)能電池層出不窮。儲(chǔ)能技術(shù)正出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。(本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》(綜合)2015年3期，作者系原國(guó)家能源局局長(zhǎng)、國(guó)家能源委專家咨詢委員會(huì)主任)
