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 編者按：目前儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展很快，一旦取得突破，將對(duì)新能源發(fā)展、電網(wǎng)運(yùn)行控制、終端用能方式等產(chǎn)生重大影響。未來(lái)儲(chǔ)能電池技術(shù)將在新一代電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。
總?cè)萘?0.2萬(wàn)千瓦時(shí)，可滿(mǎn)足17萬(wàn)家庭一天的生活用電……7月18日，一個(gè)超大型“充電寶”在鎮(zhèn)江儲(chǔ)能電站投入運(yùn)行，總功率達(dá)10.1萬(wàn)千瓦，是國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)目。

發(fā)展儲(chǔ)能項(xiàng)目被業(yè)界視為破解缺電難題的重要舉措之一。江蘇電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院院長(zhǎng)劉綱說(shuō)，鎮(zhèn)江儲(chǔ)能電站工程就像一個(gè)超大容量的“充電寶”，在用電低谷時(shí)當(dāng)作用電負(fù)荷充滿(mǎn)電力，在用電高峰時(shí)當(dāng)作發(fā)電電源釋放電力。

近年來(lái)，儲(chǔ)能已在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。目前，我國(guó)已是全球最大電化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用市場(chǎng)，不少業(yè)內(nèi)人士表示，未來(lái)10年的下一個(gè)確定性藍(lán)海行業(yè)就是儲(chǔ)能市場(chǎng)。

“儲(chǔ)能”讓收集到的太陽(yáng)能、風(fēng)能更加“穩(wěn)定”

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)一直以來(lái)都是發(fā)、供、用同時(shí)完成。由于風(fēng)力變化和晝夜交替，風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電呈現(xiàn)出顯著的隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，導(dǎo)致其與用戶(hù)相對(duì)固定的用電需要難以匹配。

儲(chǔ)能即能量存儲(chǔ)，是指通過(guò)一種介質(zhì)或者設(shè)備，把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲(chǔ)起來(lái)，未來(lái)應(yīng)用需要時(shí)以特定能量形式釋放出來(lái)的循環(huán)過(guò)程。南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院院長(zhǎng)郝思鵬說(shuō)，物理儲(chǔ)能受地理?xiàng)l件和資源條件的限制，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，其開(kāi)發(fā)潛力和規(guī)模均受到限制。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)盡管現(xiàn)階段其裝機(jī)規(guī)模不大，但增速較快，發(fā)展?jié)摿Υ?。可以說(shuō)，儲(chǔ)能技術(shù)的突破與普及，將使能源跨越時(shí)空進(jìn)行分配調(diào)節(jié)，對(duì)能源的生產(chǎn)和消費(fèi)都有革命性意義。

從2016年到2017年6月底，我國(guó)新增在建和投運(yùn)的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.35GW，是2000年至2015年累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的9.6倍。去年10月，國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、科技部、工信部、能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確計(jì)劃在未來(lái)10年內(nèi)完成“兩步走”，到2025年，使儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展，形成較為完整的產(chǎn)業(yè)體系，成為能源領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)都在加大對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)的投入力度，期待下一個(gè)風(fēng)口。南瑞集團(tuán)有限公司提出，到2030年，發(fā)展成為能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵裝備和整體解決方案提供商。“近期，北京、遼寧、江西、河北等地區(qū)都已出臺(tái)支持儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用的引導(dǎo)性政策，部分省份也在研究直接針對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的資金支持政策，為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造了良好的政策環(huán)境。”南瑞集團(tuán)有限公司首席專(zhuān)家梁志成說(shuō)。

峰谷電套利、新能源并網(wǎng)，電化學(xué)儲(chǔ)能“功不可沒(méi)”

隨著風(fēng)電、光伏等新能源在能源結(jié)構(gòu)中占比不斷提升，以及動(dòng)力鋰電池成本的快速下降，電化學(xué)儲(chǔ)能在峰谷電價(jià)套利、新能源并網(wǎng)以及電力系統(tǒng)輔助服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景正不斷被開(kāi)發(fā)并推廣開(kāi)來(lái)。

目前儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展很快，一旦取得突破，將對(duì)新能源發(fā)展、電網(wǎng)運(yùn)行控制、終端用能方式等產(chǎn)生重大影響。未來(lái)儲(chǔ)能電池技術(shù)將在新一代電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)，至2016年年底，美國(guó)、日本、歐盟和中國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)占全球總裝機(jī)的94%，電化學(xué)儲(chǔ)能示范數(shù)量近百項(xiàng)，項(xiàng)目數(shù)占比為53%。在電化學(xué)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目數(shù)中，鋰離子電池所占比重最高，達(dá)到48%，在電池儲(chǔ)能中位列最高。

然而，電化學(xué)電池儲(chǔ)能在安全性方面最大的問(wèn)題，在于其安全隱患的不可預(yù)見(jiàn)性，而熱失控一旦發(fā)生，又沒(méi)有有效的手段來(lái)控制。本月2日，韓國(guó)全羅南道靈巖郡金井面火城山靈巖風(fēng)力發(fā)電園區(qū)內(nèi)ESS儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)生重大火災(zāi)事故，造成706㎡規(guī)模電池建筑和3500塊以上鋰電池全部燒毀。

“鋰離子電池的安全性不能百分之百保證，本身存在爆炸的問(wèn)題。”郝思鵬說(shuō)，目前的主要解決辦法是把鋰離子電池放在一個(gè)個(gè)集裝箱內(nèi)，箱內(nèi)部加裝消防系統(tǒng)，集裝箱之間保持一定的間距，“每個(gè)集裝箱是一整套封閉的系統(tǒng)，如果一個(gè)出了問(wèn)題也限制在單個(gè)集裝箱內(nèi)。”

另一個(gè)亟待突破的技術(shù)瓶頸是電池容量。郝思鵬說(shuō)，目前鋰離子電池每公斤大概只能夠存儲(chǔ)0.13至0.15度電，“例如1噸重量的電動(dòng)車(chē)鋰離子電池，開(kāi)不到四百公里距離。雖然容量每年都在增加，但增速在5%左右，速度不快。如果在這一領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，那么可以想象會(huì)對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)帶來(lái)怎么樣的變化。”

綜合國(guó)際可再生能源署、國(guó)際能源署等機(jī)構(gòu)的判斷，2030年左右，鋰離子電池將突破技術(shù)瓶頸，電池整體性能得到全面提升，成為最具大規(guī)模商用前景的主流電池技術(shù)，占全球儲(chǔ)能電池容量的比例將超過(guò)50%，極大推動(dòng)儲(chǔ)能電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

變“電從遠(yuǎn)方來(lái)”為“電從身邊來(lái)”，減少遠(yuǎn)程輸電

隨著家庭用太陽(yáng)能等新能源系統(tǒng)的普及和儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)家庭用電模式將會(huì)發(fā)生革命性的變化。

家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)，也可以理解為一組為家庭儲(chǔ)存電能的“充電寶”，其運(yùn)行不受城市供電壓力影響。在用電低谷時(shí)間，家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)中的蓄電池組可自行充電，以備用電高峰或斷電時(shí)使用。除了可以作為應(yīng)急電源使用之外，家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)也因?yàn)槟軌蚓庥秒娯?fù)荷，從而可以節(jié)省家庭電力開(kāi)支。“歐美國(guó)家的人均住宅面積通常比較大，家庭用電較多，擁有風(fēng)、光等新能源發(fā)電系統(tǒng)的家庭數(shù)量也多。由于用電量比較大，且峰谷電費(fèi)存在比較大價(jià)格差異，套利空間大，所以家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)有很廣闊的市場(chǎng)前景。”郝思鵬說(shuō)。

沃太能源南通有限公司董事長(zhǎng)袁宏亮說(shuō)，德國(guó)的家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)在過(guò)去的三四年經(jīng)歷了從幾百套到幾千套再到5萬(wàn)套的規(guī)模變化。此外，澳大利亞的家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)也是快速增長(zhǎng)。“居民電價(jià)高于1.5元人民幣的地區(qū)都可以作為家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)的首選目標(biāo)”，袁宏亮表示，“除了電價(jià)，光照和電網(wǎng)穩(wěn)定性也是影響家庭儲(chǔ)能消費(fèi)需求的因素。例如，澳大利亞年光照在1600至2000小時(shí)，德國(guó)在800至1200小時(shí)，同樣的光伏發(fā)電系統(tǒng)在澳大利亞每年每千瓦可多發(fā)出1000度電左右，利用儲(chǔ)能進(jìn)行消納和自發(fā)自用的價(jià)值更高。”

對(duì)于大多數(shù)普通中國(guó)家庭來(lái)說(shuō)，每月的電費(fèi)一般不到200元，10年的電費(fèi)一般不超過(guò)2.4萬(wàn)元，也就是說(shuō)購(gòu)買(mǎi)一個(gè)家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)的支出接近一個(gè)中國(guó)家庭10年用電的費(fèi)用。但業(yè)內(nèi)依舊看好國(guó)內(nèi)家庭儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，隨著我國(guó)人均住宅面積的不斷提高、電動(dòng)車(chē)的不斷普及、家庭用電量的不斷增長(zhǎng)，家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)還是能夠在中國(guó)市場(chǎng)上找到一席之地的。袁宏亮稱(chēng)，讓消費(fèi)者花1萬(wàn)澳幣購(gòu)買(mǎi)5年回本的產(chǎn)品，并在之后可以享受免費(fèi)用電，這或許才是這個(gè)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的根本原因。隨著未來(lái)系統(tǒng)價(jià)格的進(jìn)一步降低，越來(lái)越多國(guó)家的儲(chǔ)能大市場(chǎng)將快速啟動(dòng)。

“原來(lái)我們的理念是‘電從遠(yuǎn)方來(lái)’，發(fā)展特高壓來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方送電。而未來(lái)可能是‘電從身邊來(lái)’，通過(guò)儲(chǔ)能，大大減少了遠(yuǎn)距離輸電需要。”郝思鵬說(shuō)。