張國寶：儲能影響未來能源大格局
2016-11-25 10:15:19
摘要：2011年福島核電站事故后，日本推動戶用儲能作為產(chǎn)業(yè)扶持的重點。2012年4月出臺家庭儲能系統(tǒng)補助金政策，在這項政策的支持下，2013年，越來越多的儲能系統(tǒng)獲得補助并投放市場。
無論是項目數(shù)量還是裝機規(guī)模，美國與日本仍然是最主要的儲能示范應(yīng)用國家，分別占40%和39%的全球裝機容量份額。美國是儲能發(fā)展較早的國家，目前擁有全球近半的示范項目，并且出現(xiàn)了若干已實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的儲能項目。美國在鋰離子電池制造及系統(tǒng)集成方面應(yīng)用較多，同時配以大規(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能技術(shù)方面處于國際領(lǐng)先水平。2011年福島核電站事故后，日本推動戶用儲能作為產(chǎn)業(yè)扶持的重點。2012年4月出臺家庭儲能系統(tǒng)補助金政策，在這項政策的支持下，2013年，越來越多的儲能系統(tǒng)獲得補助并投放市場。
歐盟電網(wǎng)計劃(EEGI)近期發(fā)布了《歐洲儲能創(chuàng)新圖譜》報告，對歐洲14個國家儲能研究、開發(fā)與示范項目進(jìn)行了統(tǒng)計分析。在過去5年，這些國家公共投資和受到歐盟委員會直接資助的項目總數(shù)達(dá)到391個，總投資額9.86億歐元。德國在推動儲能產(chǎn)業(yè)方面的動作較大，2013年和2014年2年共計劃投資5000萬歐元，對新購買儲能系統(tǒng)的用戶直接進(jìn)行補貼，目前已有30兆瓦的項目獲得補貼。由于這一儲能補貼計劃的出臺，德國在未來5年的儲能裝機容量有望達(dá)到2吉瓦·時。
根據(jù)歐洲市場調(diào)研機構(gòu)EuPD的預(yù)測，德國對太陽能儲蓄電池系統(tǒng)銷售數(shù)量將從2013年的6000個上升為2018年的10萬個以上，德國太陽能儲蓄電池市場今后3年將會暴漲。澳大利亞礦業(yè)發(fā)達(dá)，許多工礦區(qū)是獨立電網(wǎng)，柴油發(fā)電比例大，礦區(qū)、公共事業(yè)、家庭儲能及分布式能源市場已開始全面布局，預(yù)計2030年有望達(dá)到3000兆瓦規(guī)模。馬來西亞、印尼等東南亞國家已成為微電網(wǎng)的新興市場。這些地區(qū)海島眾多，無電人口比例大，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，我國累計運行、在建及規(guī)劃的儲能項目總量近60余個，裝機規(guī)模超過80兆瓦，包括張北國家風(fēng)光儲輸電站示范工程、寶清儲能電站示范工程、寧夏吳忠太陽山風(fēng)光儲項目、遼寧臥牛石風(fēng)電場全釩液流儲能電站項目等。其中，分布式發(fā)電及微網(wǎng)型儲能項目占的比重較大，如東福山島風(fēng)光儲柴項目、南麂島微網(wǎng)項目、西藏阿里光伏儲能項目、青海玉樹分布式光水蓄互補系統(tǒng)、三沙獨立光伏智能微電網(wǎng)項目等。這些示范項目的實施，既有中國政府產(chǎn)業(yè)政策鼓勵的因素，更主要是新能源發(fā)展對電網(wǎng)穩(wěn)定的市場需求推動企業(yè)不得不建設(shè)儲能裝置。但我國目前還缺乏系統(tǒng)的鼓勵儲能發(fā)展的政策體系，主要靠企業(yè)自發(fā)建設(shè)，價格政策也不明朗，我國的儲能產(chǎn)業(yè)面臨技術(shù)、應(yīng)用和市場機制的三重挑戰(zhàn)。
美國最大跨國電力公司AES公司在新建電廠時十分重視配套建設(shè)儲能電廠。其在智利建設(shè)一座20萬千瓦火電廠，要配套建設(shè)2萬千瓦儲能電站。儲能電站投資高昂，為什么還要建設(shè)儲能電站?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電站競標(biāo)，條件之一就是要配套建設(shè)10萬千瓦左右的儲能電站。而我國電力企業(yè)在投資風(fēng)電、太陽能發(fā)電時，目前還很少主動去考慮建設(shè)儲能電站。
我國現(xiàn)階段四個與新能源相關(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)和電動汽車并網(wǎng)系統(tǒng)開始涌現(xiàn)儲能的商機與經(jīng)濟(jì)性。儲能產(chǎn)業(yè)在我國還處于發(fā)展的初期階段，隨著可再生能源的快速發(fā)展，國內(nèi)儲能市場潛力巨大，中國將成為全球最大儲能市場。雖然現(xiàn)階段還沒有與儲能相關(guān)的政策體系和價格機制，但儲能是一個新興產(chǎn)業(yè)，已越來越受到政府能源部門和科技部門的關(guān)注和支持，應(yīng)用示范的財政補貼也在逐步推進(jìn)中。
截至2013年底，中國已運行的儲能項目裝機規(guī)模達(dá)51.5兆瓦，較2012年增長了39%?？焖僭鲩L涉及可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、電動汽車等多個方面。特別是分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng)域，無電人口用電問題的解決、海島可持續(xù)能源體系搭建、分布式光伏的啟動，都為儲能開啟了大量商機。
2013年底，全球共有40個風(fēng)電儲能項目(含運行、在建及規(guī)劃中項目)，裝機量約241兆瓦，2/3的項目分布在歐美國家。其中美國的風(fēng)電場儲能裝機規(guī)模占比最大，歐洲電池儲能技術(shù)在風(fēng)電場中的應(yīng)用處于初級階段，中國逐漸開始開展風(fēng)電場儲能示范項目。鋰離子電池、先進(jìn)鉛酸電池、液流電池和鈉硫電池是風(fēng)電場儲能中應(yīng)用最多的四種技術(shù)，在項目數(shù)量、裝機容量方面，份額都超過了80%。
分布式發(fā)電及微網(wǎng)日益成為能源領(lǐng)域的應(yīng)用熱點之一，按照國家能源規(guī)劃，到2020年，分布式發(fā)電的裝機容量將達(dá)到2.1億千瓦，占全國總裝機的11%，而儲能將是分布式發(fā)電微網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。儲能在分布式發(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)類的項目數(shù)量是最多的，占所有項目數(shù)量的50%，主要分布在美國和日本。其次是海島和偏遠(yuǎn)地區(qū)類儲能項目，分別占總項目數(shù)量的12%和9%，主要在中國和美國。
美國是開展儲能調(diào)頻項目最多的國家，比較知名的項目有紐約州Stephentown20兆瓦儲能電站、AES紐約州8兆瓦儲能電站等。智利也開展了一些調(diào)頻儲能項目，如AES公司在智利北部電網(wǎng)投用的三個儲能項目。中國也開始進(jìn)行儲能調(diào)頻電站試點。2013年9月，中國第一個調(diào)頻儲能電站北京石景山熱電廠電池儲能項目正式投運。
北美、歐洲、亞太地區(qū)是儲能項目開展較多的地區(qū)。美國擁有全球近一半的示范項目，2013年投運了幾個裝機規(guī)模較大的項目，如AES位于Dayton市的40兆瓦調(diào)頻項目、毛伊島10兆瓦風(fēng)電場項目等，使其全球裝機規(guī)模首次超越日本，位居第一。歐洲近幾年計劃大力推動可再生能源發(fā)電，德國、英國、法國、西班牙等國相繼在2013年開展了若干項目，涉及輸配、智能城市、海島微網(wǎng)等領(lǐng)域，特別是德國目前已有30兆瓦的項目獲得補貼。日本儲能項目裝機容量僅次于美國，僅NGK公司的裝機量就超過了300兆瓦。
中國儲能項目近兩年發(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)以及電動汽車等領(lǐng)域部署了一些儲能項目。從應(yīng)用上看，按裝機容量分，儲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)用的重點領(lǐng)域，分別占比19%、8%及16%。伴隨著中國的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，儲能技術(shù)市場成為了一片“藍(lán)海”。中國風(fēng)能、太陽能處處都有，但不是時時都有。瓶頸是儲能，儲能技術(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%。全釩液流電池也開始應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電的調(diào)儲。
2013年，中國儲能項目累計裝機容量從2012年的47.7兆瓦上升至64.9兆瓦，增長率為36%。
隨著越來越多的示范項目在中國運行，預(yù)計到2020年，中國儲能市場規(guī)模將達(dá)到約136.97吉瓦(其中包含抽水蓄能、儲熱等技術(shù))，占2020年全國發(fā)電總裝機量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，但只有儲能問題解決了，我們才可能真正邁進(jìn)可再生能源的時代。真正影響未來能源大格局的是儲能技術(shù)，儲能技術(shù)很可能就是下一個能源革命里面最重要的突破方向。
現(xiàn)在各種儲能電池技術(shù)層出不窮，美國前能源部長諾貝爾獎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、鋁空等儲能電池層出不窮。儲能技術(shù)正出現(xiàn)爆發(fā)性增長態(tài)勢。(本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》(綜合)2015年3期，作者系原國家能源局局長、國家能源委專家咨詢委員會主任)
