發布者:張國寶 | 來源:能源雜志 | 0評論 | 3958查看 | 2015-02-09 15:04:00
當前,全球氣候變化對國際能源形勢產生了重要影響。可再生能源異軍突起,高效、清潔、低碳已經成為世界新能源發展的主流方向。但風能、太陽能發電的間歇性和不可控是影響可再生能源發展的制約因素,我國風電今年仍有15~20%的棄風率。在解決可再生能源并網難的問題中,儲能產業在市場中獲得了發展的重要契機。
例如,美國加利福尼亞州AB2514法案要求加州公共電力委員會(CPUC)從2012年3月1號開始著手確定由投資者擁有(IOU)的電力公司在2015年和2020年的電網儲能目標。這項立法同時要求CPUC在2013年10月1號前接受所確定的儲能目標。國有的電力公司也有相同的要求。根據這項法案確定了130萬千瓦儲能電站的目標。現在媒體上你可以看到:“儲能時代即將來臨!你準備好了嗎?”,“儲能:真正影響未來能源大格局的前沿技術”這一類大標題的文章。
圖:儲能型光熱電站
無論是項目數量還是裝機規模,美國與日本仍然是最主要的儲能示范應用國家,分別占40%和39%的全球裝機容量份額。美國是儲能發展較早的國家,目前擁有全球近半的示范項目,并且出現了若干已實現商業應用的儲能項目。美國在鋰離子電池制造及系統集成方面應用較多。同時配以大規模的政府資金支持。而日本在鈉硫電池、液流電池和改性鉛酸電池儲能技術方面處于國際領先水平。2011年福島核電站事故后,日本推動戶用儲能作為產業扶持的重點。2012年4月出臺家庭儲能系統補助金政策。在這項政策的支持下,2013年,越來越多的儲能系統獲得補助并投放市場。
歐盟電網計劃(EEGI)近期發布了《歐洲儲能創新圖譜》報告,對歐洲14個國家儲能研究、開發與示范項目進行了統計分析。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達到391個,總投資額9.86億歐元。德國在推動儲能產業方面的動作較大,2013年和2014年2年共計劃投資5000萬歐元,對新購買儲能系統的用戶直接進行補貼,目前已有30MW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到2GW·h。
“巨大的太陽能產量顯示了德國將來需要更多的太陽能儲能電池,目前已經有超過140萬個光伏裝置生產過多的電量,尤其是在中午陽光集中的時期。”德國聯邦外貿與投資署的儲能專家Tobias Rothacher認為,“每一個在德國新安裝的光伏裝置,將推動儲能電池的需求,太陽能儲能電池的價格在今后幾年中會大幅下降,這表明,儲電池不僅數量增加是必須的,而其價格上將變得更有吸引力。”
根據歐洲市場調研機構EuPD的預測,德國對太陽能儲蓄電池系統銷售數量將從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三年將會爆長。澳大利亞礦業發達,許多工礦區是獨立電網,柴油發電比例大,礦區、公共事業、家庭儲能及分布式能源市場已開始全面布局,預計2030年有望達到3000MW規模。馬來西亞、印尼等東南亞國家已成為微電網的新興市場。這些地區海島眾多,無電人口比例大,鑒于島嶼的地理因素和經濟狀況,微電網成為最佳的解決方式。
到2013年12月底,我國累計運行、在建及規劃的儲能項目總量近60余個,裝機規模超過80MW,包括張北國家風光儲輸電站示范工程、寶清儲能電站示范工程、寧夏吳忠太陽山風光儲項目、遼寧臥牛石風電場全釩液流儲能電站項目等。其中,分布式發電及微網型儲能項目占的比重較大,如東福山島風光儲柴項目、南麂島微網項目、西藏阿里光伏儲能項目、青海玉樹分布式光水蓄互補系統、三沙獨立光伏智能微電網項目等。這些示范項目的實施既有中國政府產業政策鼓勵的因素,更主要是新能源發展,對電網穩定的市場需求推動企業不得不建設儲能裝置。但我國目前還缺乏系統的鼓勵儲能發展的政策體系,主要靠企業自發建設,價格政策也不明朗,我國的儲能產業面臨技術、應用和市場機制的三重挑戰。
我參加美國最大跨國電力公司AES公司的董事會,發現他們在新建電廠時十分重視配套建設儲能電廠。在智利建設一座20萬千瓦火電廠要配套建設2萬千瓦儲能電站,而儲能電站投資往往高昂,我詢問為什么要投儲能電站時?他們回答智利礦山用電需要穩定。該公司參與加州燃氣輪機電站競標,條件之一就是要配套建設10萬千瓦左右的儲能電站。而我國電力企業在投資風電、太陽能發電時,目前還很少主動去考慮建設儲能電站。
我國現階段四個與新能源相關的重要領域,分布式發電與微網、輔助服務、用戶側需求響應和電動汽車并網系統開始涌現儲能的商機與經濟性。儲能產業在我國還處于發展的初期階段,隨著可再生能源的快速發展,國內儲能市場潛力巨大,一旦起步,中國將成為全球最大儲能市場。雖然現階段還沒有與儲能相關的政策體系和價格機制,但儲能是一個新興產業,已越來越受到政府能源部門和科技部門的關注和支持,應用示范的財政補貼也在逐步推進中。
截至2013年底,中國已運行的儲能項目裝機規模達51.5MW,較2012年增長了39%。快速增長涉及可再生能源并網、分布式發電及微網、電動汽車等多個方面。特別是分布式發電及微網領域,無電人口用電問題的解決、海島可持續能源體系搭建、分布式光伏的啟動,都為儲能開啟了大量商機,中國儲能應用市場潛力巨大。
2013年底,全球共有40個風電儲能項目(含運行、在建及規劃中項目),裝機量約241MW,3/2的項目分布在歐美國家。其中美國的風電場儲能裝機規模占比最大;歐洲電池儲能技術在風電場中的應用處于初級階段;中國逐漸開始開展風電場儲能示范項目。鋰離子電池、先進鉛酸電池、液流電池和鈉硫電池是風電場儲能中應用最多的四種技術,在項目數量、裝機容量方面,份額都超過了80%。
分布式發電及微網日益成為能源領域的應用熱點之一,按照國家能源規劃,到2020年,分布式發電的裝機容量將達到2.1億千瓦,占全國總裝機的11%,而儲能將是分布式發電微網的關鍵支撐技術。儲能在分布式發電及微網中主要起到穩定系統輸出、起到備用電源作用以及提高分布式發電系統調度靈活性。分布式發電及微網項目主要應用于社區、工業、商業、用戶、偏遠地區、軍用等領域。其中,社區類的項目數量是最多的,占所有項目數量的50%,主要分布在美國和日本。其次是海島和偏遠地區類儲能項目,分別占總項目數量的12%和9%,主要在中國和美國。
美國是開展儲能調頻項目最多的國家,比較知名的項目有紐約州Stephentown 20MG儲能電站、AES紐約州8MG儲能電站等。智利也開展了一些調頻儲能項目,如AES公司在智利北部電網投用的三個儲能項目。中國也開始進行儲能調頻電站試點。2013年9月,中國第一個調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、亞太地區是儲能項目開展較多的地區。美國擁有全球近一半的示范項目,2013年投運了幾個裝機規模較大的項目,如AES位于Dayton市的40MW調頻項目、毛伊島10MW風電場項目等,使其全球裝機規模首次超越日本,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、海島微網等領域,特別是德國目前已有30MW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300MW。
中國儲能項目近兩年發展較快,分別在可再生能源并網、分布式發電及微網以及電動汽車等領域部署了一些儲能項目。從應用上看,按裝機容量分,儲能在可再生能源并網領域的比例最高,占51%,電力輸配、分布式發電及微網、以及輔助服務也是應用的重點領域,分別占比19%、8%以及16%。伴隨著中國的能源結構調整,儲能技術市場成為了一片“藍海”。中國風能、太陽能“處處都有,但不是時時都有”。瓶頸是儲能,儲能技術在其中起到了至為關鍵的作用。
從技術上看,截至到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用于風力發電、太陽能發電的調儲。2013年,中國儲能項目累計裝機容量從2012年的47.7MW上升至6,4.9MW,增長率為36%。隨著越來越多的示范項目在中國運行,預計到2020年,中國儲能市場規模將達到約136.97GW(其中包含抽水蓄能、儲