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,抽水蓄能電站裝機容量達(dá)到3000萬千瓦;累計并網(wǎng)風(fēng)電裝機達(dá)到1億千瓦,年發(fā)電量超過1900億千瓦時;太陽能發(fā)電裝機達(dá)到2100萬千瓦,太陽能熱利用累計集熱面積4億平方米。
7月9日,南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司人士向本報記者表示,其以深圳寶清儲能站試點工程為基礎(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)最大的儲能示范項目河北省張北風(fēng)光儲輸示范項目一期工程,已經(jīng)安全運行半年多。
“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)濟性!敝袊娏茖W(xué)研究院新能源研究所遲永寧博士向本報記者介紹,“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候儲存能量,在通道負(fù)載率較低時釋放能量,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)頻機組、負(fù)荷端管理來說,有著調(diào)峰調(diào)頻能力強、方便電網(wǎng)調(diào)度、減少備用機組容量、減少溫室氣體排放、技術(shù)選擇多、施工安裝簡便等優(yōu)點。
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150億元的我國首個風(fēng)光儲輸示范項目示范項目,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,該儲輸項目一期工程落戶河北省張家口市張北縣,計劃建設(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)光儲輸示范項目一期工程開始招標(biāo),招標(biāo)公告五個包中四個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,具有可大規(guī)模應(yīng)用、成本低、安全性高的優(yōu)點。普能CEO江宗憲此前在接受《中國能源報》記者采訪時曾表示,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。如果我們站在整個電力的角度來看待儲能,它就是一個大的、多路線的系統(tǒng),需要根據(jù)實際需求匹配不同的路線和產(chǎn)品!苯趹棇Ρ緢笥浾哒f。
“這個示范工程招標(biāo)只是一種試驗,看不同的電池系統(tǒng)使用起來是否便利經(jīng)濟,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》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。他告訴本報記者,在可再生能源并網(wǎng)的儲能技術(shù)中,不同的項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!庇嵴袢A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,這就需要幾十個小時的充電時間,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!庇嵴袢A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)獲得實際應(yīng)用或者第三方測試驗證的各種大規(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!边t永寧對本報記者說。
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)濟性還不如棄風(fēng)?
“國網(wǎng)和南網(wǎng)這兩個兆瓦級儲能示范項目主要是技術(shù)示范,還遠(yuǎn)未達(dá)到商業(yè)化規(guī)模化運作的條件!边t永寧向本報記者表示。
張北風(fēng)光儲輸示范項目一期工程建設(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)電需要花費的儲能投入400萬元。
根據(jù)國家能源局統(tǒng)計的數(shù)據(jù),截至2011年底,我國風(fēng)電裝機容量47000兆瓦,記者按照張北儲輸項目20%的儲能設(shè)備配比計算,所需的儲能一次性投入一共為1880億元;而去年全年風(fēng)電平均利用小時數(shù)為1903,累計風(fēng)電發(fā)電量為890億千瓦時,記者以國家發(fā)改委2009年制定的風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價最高價格0.61元/千瓦時來算,如果棄風(fēng)高達(dá)15%-35%,實際損失約為81.44億元-190.02億元。
當(dāng)然,以上的計算尚未考慮儲能電站的實際效率等因素,這個數(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。但對一個風(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個節(jié)點使用了6臺小型低溫超導(dǎo)儲能電站。“電站2000年6月起開始運行,在此后3年半運行中,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)每千瓦時的造價來看,抽水蓄能、壓縮空氣儲能、鋅‐空氣電池成本較低。盡管近年來其他儲能電池的成本都成下降趨勢,但在較長的時間內(nèi),還很難和抽水蓄能等在造價上形成競爭。另外,飛輪儲能,超級電容儲能、超導(dǎo)儲能從造價上看更適合提供短時功率型應(yīng)用。先進(jìn)鉛酸電池?zé)o論從每千瓦時造價還是每千瓦造價來看,都有一定優(yōu)勢,但該技術(shù)尚未成熟,所以并沒有得到廣泛推廣。
政策制定激勵了誰?
目前全球?qū)δ艿恼咧С种饕谐掷m(xù)投入多種儲能技術(shù)的基礎(chǔ)研發(fā)、直接資金支持重點項目、上馬示范項目論證儲能系統(tǒng)應(yīng)用、財政補貼對使用儲能技術(shù)的用戶方進(jìn)行鼓勵等四種形式,F(xiàn)階段我國已將普遍將儲能定義為重點支持的技術(shù)領(lǐng)域,但尚未出臺獨立的儲能支持、和產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。
俞振華提到,我國目前還沒有針對用戶側(cè)儲能系統(tǒng)的付費機制。事實上,可再生能源并網(wǎng)儲能技術(shù)的接入目前在全球都沒有統(tǒng)一的付費標(biāo)準(zhǔn),而我國的相應(yīng)政策應(yīng)該支持哪一方?是發(fā)電、輸電、配電還是用電?哪一方又應(yīng)該為儲能技術(shù)帶來的效益買單呢?
“這的確很難說,在我國現(xiàn)有電力體制和儲能技術(shù)的研究條件下,情況更復(fù)雜?稍偕茉唇尤腚娋W(wǎng)對用戶端應(yīng)用來說,儲能技術(shù)可以起到調(diào)峰調(diào)頻、調(diào)度預(yù)測、平滑等作用。目前我國儲能方面的技術(shù)和相關(guān)的政策機制都不完善,對用戶端經(jīng)濟效益缺乏定量定性的研究,也沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此就不好做成本的比較。企業(yè)無標(biāo)準(zhǔn)可循,用戶無標(biāo)準(zhǔn)可參照,應(yīng)盡快接入標(biāo)準(zhǔn)的制定,避免出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)滯后于市場的現(xiàn)象,在國際標(biāo)準(zhǔn)中爭取更多話語權(quán)!庇嵴袢A對本報記者說。
“儲能技術(shù)可以給用戶側(cè)帶來多重效益,但目前高價格是制約用戶認(rèn)同并使用儲能的瓶頸。因此在現(xiàn)階段,政府對用戶補貼政策的制定將是有效促進(jìn)儲能在電力用戶端使用的有力手段!卑灼刑岬剑皩δ苁痉俄椖坑杏媱、按步驟的應(yīng)用于電力系統(tǒng),制定切實可行的計劃,驗證儲能的各項功能,還應(yīng)該重視儲能應(yīng)用所帶來的社會和經(jīng)濟效益。只有具備這兩種效益,未來儲能才有可能建立商業(yè)模式,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化!
“同時,儲能企業(yè)應(yīng)加強與電網(wǎng)的溝通、交流,了解電網(wǎng)企業(yè)對儲能接入電網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求!边t永寧對本報記者說。
此外,國務(wù)院發(fā)展研究中心研究員張永偉也提出對可再生能源并網(wǎng)要實行強制性儲能配比要求,并建議這個比例為15%-20%,同時還提出實行對電網(wǎng)公司強制性配比要求和對儲能產(chǎn)品的強制性認(rèn)證制度,加快制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),堅持“先標(biāo)準(zhǔn),后制造”的發(fā)展機制。
對于張永偉的觀點,許多風(fēng)電場主表示,上馬儲能電站的最大受益者在于電網(wǎng)企業(yè),因此,儲能電站的投資主體是誰,政策補貼的受益者是誰,是必須厘清的問題。
“現(xiàn)階段,國家還是要多鼓勵示范項目,這樣才有更多更精確的數(shù)據(jù)可以參考。我國這幾年在儲能方面已經(jīng)做了不少工作,還應(yīng)該進(jìn)一步加大儲能技術(shù)應(yīng)用研究的支持投入。”俞振華告訴本報記者。
白皮書同時還指出,在開發(fā)儲能基礎(chǔ)研發(fā)的同時,要不斷的發(fā)掘和掌握國際先進(jìn)技術(shù),保持和提升國內(nèi)儲能廠商技術(shù)的競爭力。另外,還可以支持這些企業(yè)通過投資、合作、收購等方式整合國際上先進(jìn)的儲能技術(shù),提升國內(nèi)儲能技術(shù)的成熟度。從原材料、生產(chǎn)工藝、管理系統(tǒng)等各個環(huán)節(jié)入手,促進(jìn)國內(nèi)儲能技術(shù)的發(fā)展。