近日，歐洲首座并網混合飛輪儲能電站項目宣布即將開建，這標志著純機械、清潔、環(huán)保的儲能技術正進入大規(guī)模實踐階段。
儲能技術常常被看做是可再生能源發(fā)展之路上必須跨越的一道坎。華北電力大學教授，能源與電力經濟研究咨詢中心主任曾鳴說：“風電、光伏等可再生能源發(fā)電大都具有隨機性、間歇性的特點，需要配合儲能技術削峰填谷緩解電網調節(jié)壓力，提升經濟效益。”
但儲能技術各種各樣，從蓄水儲能到鋰電池，到飛輪儲能、壓縮空氣，但究竟哪一種能承擔削峰填谷的重任，中國儲能技術發(fā)展現(xiàn)狀如何，距離大規(guī)模應用還有多少路要走，這些都迫切需要回答。
技術各有千秋
2014年的最后一天，是我國第一個國家級風光儲輸示范工程——張北風光儲輸項目徹底建成并全面試運行的日子。在曾鳴看來，“這一工程探索出了一條世界首創(chuàng)的風光儲輸聯(lián)合發(fā)電運行模式，對于大規(guī)模間歇性新能源的并網利用意義重大。”
張北風光儲輸示范項目一期工程是在2011年正式投運的。其選擇了鋰電池儲能方式，接近80%采用了磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，共安裝了27萬節(jié)電池單體，是全球最大的集風力發(fā)電、光伏發(fā)電及化學儲能和智能輸出為一體的新能源工程。截止到2014年底，其已經安全輸出清潔電量8.4億度，其中風電和光伏分別5.9億度和2.5億度，儲能電0.05億度。
這一項目運營方中國電力科學院電工與新材料所所長來小康說：“下一步工作主要是進行數(shù)據(jù)挖掘，用大數(shù)據(jù)分析哪種技術好，不足在哪。”據(jù)悉，在二期項目中，總投資將達到64億元，光伏發(fā)電60兆瓦，化學儲能50兆瓦，鋰電池仍然是主要儲能設施。
根據(jù)儲能技術能量存儲原理的不同，儲能技術一般可分為電化學儲能、電磁儲能以及機械儲能。據(jù)曾鳴介紹：“電化學儲能主要是通過氧化還原化學反應進行能量的存儲和釋放，主要產品有鉛酸電池、鋰電池、鎳鎘電池等。電磁儲能主要是靠建立磁場或者電場存儲電能，主要產品有超導磁儲能、超級電容器。機械儲能是將電能轉換為機械能的形式存儲，主要有抽水儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。”
在談到各種儲能技術的利弊時，曾鳴表示：“電化學儲能的優(yōu)勢在于能量轉換效率高，但是由于當前技術不夠成熟，導致電化學儲能的價格偏高，需要使用安全防護，限制了電化學儲能的進一步發(fā)展應用；電磁儲能的優(yōu)點是使用壽命長、功率密度大，但同樣也存在技術不成熟，能量密度低等問題；機械儲能使用壽命長、儲能容量最大，但一般對場地有特殊要求，除抽水蓄能，其他機械儲能技術還存在能量轉換效率低、能量密度低等問題。”
眼下，以抽水蓄能為代表的物理儲能是目前最為成熟、成本最低、使用規(guī)模最大的儲能方式，以各種電池為代表的電化學儲能是應用范圍最為廣泛、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膬δ芗夹g。中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員黃長水評價道：“儲能方式各有各的利弊，但通過儲能方式進行電力轉換，肯定是一個必然的發(fā)展方向。”
“量變”的積累中
為了鼓勵儲能技術的發(fā)展，我國政府相繼出臺了一系列政策。2009年，全國人大常務委員會通過的《中華人民共和國可再生能源法修正案》，明確提出支持新能源和儲能產業(yè)發(fā)展； 2010年，國家發(fā)改委發(fā)布了《合同能源管理財政獎勵資金管理暫行辦法》，明確提出對儲能項目提供相應的資金支持；此外，國務院辦公廳于2014年11月發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014~2020年)》首次將儲能產業(yè)寫入國家級能源規(guī)劃文件。
政策鼓勵之下，我國已經開展了一系列大規(guī)模的儲能嘗試。例如，中國電力科學院2×100kW儲能試驗系統(tǒng)項目、河南分布式光伏發(fā)電及微網運行控制試點工程、東莞松山湖工業(yè)園儲能系統(tǒng)項目以及張北風光儲輸示范項目等一系列儲能示范項目、工程。現(xiàn)在，中國鋰電池總裝機量已占據(jù)全球的65%，鉛酸電池和液流電池也占據(jù)了全球總裝機量的19%和14%。
除了政策鼓動，儲能技術發(fā)展的最重要動力還是來自市場。近年，中國可再生能源發(fā)展可謂迅速。截至2014年底，中國風能和太陽能的裝機容量已達9000萬千瓦和3000萬千瓦，分別位居全球第一位和第二位。但風電、光伏等可再生能源由于其間歇性，都需要配合儲能技術削峰填谷緩解電網調節(jié)壓力。這就為儲能技術發(fā)展提供了巨大的動力。
但是在業(yè)內人士看來，目前中國儲能產業(yè)的發(fā)展還剛剛開始。2015年1月，在“儲能產業(yè)重大課題研究規(guī)劃建議暨儲能應用分會籌備工作會議”上，中國工程院院士楊裕生指出：“儲能技術還處在初級階段，沒有經驗，‘十三五’儲能示范項目應考慮經濟性分析和數(shù)據(jù)積累。”
在中國科學院大連化學物理研究所儲能技術部部長張華民看來，儲能的應用能夠給電力系統(tǒng)帶來包括經濟、環(huán)境和社會效益等綜合價值。但目前還未形成衡量這種綜合收益的商業(yè)模式，所以市場驅動力尚顯不足。這已對中國儲能技術的進步、產業(yè)的發(fā)展造成了不利影響。
目前，儲能技術大規(guī)模推廣的障礙主要集中在其技術水平和經濟性方面。據(jù)曾鳴分析，“一方面，當前的儲能技術并不成熟，尚不具備大規(guī)模推廣的條件；另一方面，儲能裝置的投資成本較高，經濟性有待提高，以張北風光儲輸項目為例，項目每千瓦成本是風電場平均單位千瓦投資的2倍多。鑒于上述兩方面的問題，國家一方面應加大對儲能技術研發(fā)及應用的扶持力度，同時還應完善相關的電價政策來為儲能的商業(yè)化提供支持。”
求發(fā)展“急不來”
雖然中國可再生能源發(fā)展十分迅猛，風電發(fā)電量已經達到全社會用電量的2.78%，但中國的風電利用率卻并不高。數(shù)據(jù)顯示，2014年全國風電累計平均利用小時數(shù)1884小時，而2013年是2080小時，同比下降160個小時。利用率低下導致的一個直接結果就是棄風、棄光現(xiàn)象嚴重。
以全國風資源最豐富的“三北”地區(qū)為例。2014年年中，國家能源局發(fā)布了《可再生能源發(fā)電并網駐點甘肅監(jiān)管報告》，報告顯示吉林省2013年棄風電量約為31億千瓦時，棄風率達20%，同時該省的棄光率也已接近14%。
分析其成因，曾鳴解釋道：“這主要是由于當?shù)乜稍偕茉聪{能力及外送消納能力較低造成，歸于技術層面主要是由于可再生能源并網及外送的相關配套措施不足所造成的。”當本地無法消納剩余可再生能源時，只有在風電并網過程中使用儲能系統(tǒng)，平穩(wěn)電力，才可以有效解決可再生能源并網的穩(wěn)定性不足的問題。
但也有人并不完全同意上述見解。中國電力科學研究院副總工程師胡學浩說：“風能光伏的棄風棄光的原因主要還不在于儲能，這是因為中國的風能資源與用電負荷重心的錯配。解決棄風的問題需要儲能，但首先要外送。”只有這樣才能保證大部分電量可以送，更高負荷的時候，可以短時間地存起來。“但是如果分布式起來了，就地消耗就占比較大的比重，儲能技術就比較重要了。”他說。
“中國和歐洲最大的差異在于，歐洲儲能的對象主要是分布式能源，我們集中式開發(fā)的項目更多，我們需要更加注意規(guī)模效應，集中式儲能要么是做到單一規(guī)模比較大，或者不同地點的儲能能夠實現(xiàn)集群的效應。”來小康說。
曾鳴認為：“分布式電源具有分散和規(guī)模小的特點，微網中分布式電源是主要的電能供給方，這可以充分利用可再生能源，但分布式電源的隨機及間歇性使得微網比傳統(tǒng)電網將面臨更高的風險，所以即便是微網可以有效解決可再生能源的消納問題，相關的儲能系統(tǒng)及配套措施也得加以考慮，只有這樣才能徹底解決棄風棄光現(xiàn)象。”“在路線尚不明確的情況下，儲能技術發(fā)展急不來。”清華大學工程物理系教授戴興建表示。
