编者按:近期,围绕能源与电力发展,多个重磅政策相继出台。其中,最受瞩目的莫过于11月7日,国家能源委员会会议审议通过根据国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要制定的《能源发展“十三五”规划》,并提出要集中力量在可再生能源开发利用,特别是新能源并网技术和储能、微网技术上取得突破,全面建设“互联网”智慧能源,提升电网系统调节能力,增加新能源消纳能力,发展先进高效节能技术,抢占能源科技竞争制高点。我国储能产业虽然起步较晚,但随着应用市场不断扩大,企业参与热情日益提升,对于储能技术发展的重视程度也正在逐步提高。
储能技术性能及应用现状
随着储能电源技术的迅猛发展,储能设备也已由小容量小规模的研究与示范向大容量与规模化发展。美国、日本、欧盟等先后制定了一系列促进和支持储能电源技术产业化发展的政策。中国也十分关注储能技术发展,从战略规划到示范项目,储能应用推动和潜在市场挖掘也在中国能源、电力、科技、交通、环保等多个领域政策中得到体现。目前,全球范围内已达到商用或示范应用水平的主流储能技术,除抽水蓄能外,还包括压缩空气、飞轮储能、铅蓄电池储能、锂离子电池、钠硫电池、 液流电池、超级电容器等。国际上已建成了数百项MW级及以上的储能示范工程。示范工程的应用领域涉及可再生能源并网、分布式发电及微网、电力输 配及调频辅助服务等。
压缩空气储能
压缩空气储能具有容量大、工作时间长,经济性能好,使用寿命长等优点,适合用于电网调峰、备用以及可再生能源并网等领域,但是传统大型压缩空气储能系统的能量转换效率低,对化石燃料依赖度高且对储气洞穴有较高要求,大大限制其推广与应用。目前,全球仅有两个实现商业化运行的传统压缩空气储能电站,分别在德国和美国,总规模达到400MW。
飞轮储能
飞轮储能具有效率高、响应速度快、寿命长、运行维护需求低、稳定性好、建设周期短、占地面积小,以及无污染等优点,非常适用于电力调频、轨道制动能量回收、企业级UPS等领域。美国已有商业化运行的飞轮储能调频电站,总规模达48MW。然而飞轮储能系统的自放电现象严重,每小时超过2.5%,用作能量型应用时价格昂贵,不适宜在能量型应用领域发展。
铅蓄电池
传统铅蓄电池技术相对成熟,具有价格低廉、维护方便等优点。但由于深度、快速、大功率放电时,可用容量下降,具有能量密度低、寿命较短、易造成环境污染等缺点,制约其在电力系统的广泛应用。
锂离子电池
是目前最热门的储能技术之一,也是近年来增长速度最快的一类技术。应用较为广泛,包括可再生能源并网、电力调频、电力输配、分布式微网、电动汽车等领域。根据电极材料的不同,主要包括锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元材料电池等。
液流电池
主要包括全钒液流电池、锌溴液流电池、铁洛电池和多硫化钠/溴电池,其中,前两类电池应用较多。全钒液流电池的容量大、循环寿命 长,但能量密度和功率密度相比要低,体积大,成本高,响应时间也不快,也开展了多个电网级应用的示范项目,主要应用在电网调峰、大规模可再生能源并网、不间断电源、应急电源等领域;锌溴液流电池则具有能量密度高、成本低、可频繁进行深度放电等优点,但也存在因电极反应产生络合物而引起自放电率高的问题,主要应用在用户侧领域,包括工业、商业用户、偏远地区、军方等领域。
钠硫电池
具有能量密度高、功率特性好、循环寿命长等优点,已发展成为MW级化学储能技术中最成熟、累计装机规模最大、且已实现商业化运行的一类技术。但也存在运行安全要求高(运行温度在300℃左右)、启停时间长等缺点,主要应用于电网削峰填谷、大规模可再生能源并网、独立发电系统等领域。
超级电容器
超级电容器具有功率密度高、响应速度快、效率高、循环寿命长、少维护、运行温度范围广等优点,在作为电子产品中的存储类设备和备用电源方面已得到成熟应用,并在交通领域的能量制动方面有较多应用,基本实现规模化生产且盈利模式较清晰。但超级电容器用作能量型应用时价格较高,目前只在电网级的功率型应用有若干示范项目。
中国储能市场蓬勃发展
截至2015年底,中国累计运行储能项目(不含抽水蓄能、压缩空气和储热)118个,累计装机规模105.5MW,占全球储能项目总装机的11%,年复合增长率(2010-2015)为110%,是全球的6倍之多。 {$page$}
从技术分布上看,运行项目中主要以锂离子电池、铅蓄电池和液流电池为主,且锂离子电池的累计装机规模占比最大,占中国市场总装机的2/3。
从应用分布上看,主要以分布式发电及微网和可再生能源并网领域为主,二者累计装机规模超过中国市场的80%,特别是前者,无论在累计装机规模还是项目个数上均占据第一的位置,占比分别为56%和77%。
从厂商格局上看,排名前十位的厂商中,锂离子电池厂商的个数最多,比亚迪不仅是国内储能厂商装机第一,同时也是锂电厂商中装机第一的公司,大连融科是液流电池厂商中装机规模最大的公司,南都电源则是铅蓄电池厂商装机最大的公司。
国内储能企业积极布局
自今年以来,企业布局储能动作更为明显,目标市场横跨国内外储能电站、家庭储能等,采取的战略战术各不相同。基于此,今年甚至被一些业内人士称作储能“元年”。
1.青海比亚迪年产10GWh锂电池、2万吨动力电池材料项目开工
10月29日,青海比亚迪年产10GWh动力锂电池项目、年产2万吨动力电池材料生产及回收项目,分别在西宁(国家级)经济技术开发区南川工业园和海东临空综合经济园区开工。
2.恩力能源与泰国公司战略合作并发布水系离子电池储能新品
11月1日,恩力能源科技有限公司与泰国Enserv Power Co公司战略合作签约仪式暨水系离子电池储能新品发布会召开,恩力新发布了ES48-70水系离子电池堆,以及由电池堆组成的EM48-840水系离子电池模块和MW级水系离子电池架系统。
双方将通过3个步骤完成合作的初期准备工作:资本及股权合作并在泰国设立合资公司;恩力水系离子电池产品在东南亚的示范推广应用,包括电池生产销售区域授权,近期为3MW 光伏储能微电网示范项目;以合资公司为平台开展全方位合作,包括今后3年500MWh的储能应用项目等。
3.圣阳电源中标华电西藏尼玛县可再生能源局域网工程
近日,圣阳电源FCP铅炭储能系统,成功中标世界海拔最高、规模最大的光储柴(油)微网电站——华电西藏尼玛县可再生能源局域网工程,该工程由中国华电集团公司西藏分公司建设,国电南京自动化股份有限公司设计和总承包。整体工程由光储柴(油)电站和城区配电网组成,包括22MW光伏发电站系统、12MW储能电源双向逆变器、12MWh锂离子电池组、36MWh铅炭电池组以及2台1500kW柴油发电机。 FCP铅炭电池是圣阳电源引进日本古河电池株式会社国际领先的铅炭技术,国内生产的能量型先进储能电池,其70% DOD循环寿命可达4200次以上,可满足项目对长寿命、高可靠性储能系统的需求。
4.南洋科技9000万m2锂电池隔膜试产
11月04日,南洋科技表示,9000万m2锂电池隔膜目前处于试产状态。
5.欣旺达开展钛酸锂储能项目
10月26日,欣旺达综合能源服务有限公司与国网吉林省电力有限公司电力科学研究院签订了《战略合作伙伴协议》。合作首个1MW/500kWh钛酸锂储能系统,采用集装箱模块化设计,支持多系统并联至百10MW级规模;系统运行寿命长达10年以上(钛酸锂电池循环10000次)。
向市场化蓄势待发
在风能、太阳能等新能源发电、清洁能源汽车、电力系统等行业的快速发展下,储能技术得到了进一步探索,并迎来新的拐点。
今年6月,国家能源局发布了《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿(市场)机制试点工作的通知》,确定了电储能参与调频调峰辅助市场的服务。有分析人士认为,通过对辅助服务市场补偿机制的完善,将进一步推动储能产业商业化发展提速。
此外,在“十三五”规划中,储能技术被编入《国家应对气候变化规划》中,在重点发展的低碳技术方面,太阳能、风能发电及大规模可再生能源储能,和并网技术也被列入其中。可见,政策的“粮草”已经全面启动。
而从市场环境来看,万亿级的前景预估使得储能产业当之无愧成了朝阳产业。随着我国可再生能源产业的发展和储能成本的逐渐降低,储能技术将从示范工程建设阶段逐步延伸到商业化运营阶段。有分析报告预测,2024年储能系统投资将在2016年的基础上增长6倍至82亿美元,市场投资也将累计达到440亿美元,同期内电厂投资将高达3.9亿美元。另外,华安证券研报也指出,储能产业刚刚起步,未来五年市场成长空间将超过500亿元。
从我国储能市场的整体运营情况来看,国内储能应用的热点有两个:一是分布式发电及微网,二是可再生能源并网。
储能技术创新受重视
一直以来,欧美日韩等国非常注重储能技术的应用,持续投入大量资金研究开发新型储能电池。而我国储能产业虽然起步较晚,但随着应用市场不断扩大,企业参与热情日益提升,对于储能技术发展的重视程度也正在逐步提高。
今年初,厦门大学教授林柏强曾撰文呼吁应尽快发展中国储能技术,加大对于技术研发和产业发展的扶持力度,并建议政府可以根据储能应用能够带来的社会效益,设计合理有效的补贴政策。
中国工程院院士杨裕生则认为,电力发展需要新型规模储能电池。大规模储能电池应该具有高安全性、长寿命、低价格、高能效、易维护、环境友好等性能,要研发规模储能新型电池,水体系电池的安全性高,应是开发的重点。
(1)技术方面
首先,需要以储能自身的技术创新与突破为引领,极大程度地提升各种储能技术的性能指标,开发大容量、长寿命、低成本、高安全新型化学储能技术和高效率、低成本物理储能技术;其次,重点研究储能在多种应用场景中的建模仿真和优化运行技术,为储能的示范应用做好理论支撑;另外,应通过多个项目试点开展示范应用和综合评估工作,以推进储能技术的产业化进程。与此同时,应重点开展电力储能标准体系研究,建立一套专业完整、严谨衔接、合理分级、透明开放、有序适用的电力储能标准体系,为储能研发、生产和应用提供坚强的标准支撑,进而推动电力储能技术及相关产业的发展。
(2)经济性方面
现阶段,储能产业仍然面临政策缺失、成本过高、应用价值不明晰、参与电力市场的机制不健全等问题,在经济性上也没有优势。未来应从两个方面着手考虑:一方面,需要提出包含用电主体、电力企业、科研人员、金融组织和社会组织多种社会力量参与的储能系统解决方案;另一方面,未来应制定明确的推动储能产业的市场机制和补贴政策,鼓励各种储能技术的研发和应用,建立可持续发展模式,实现商业化运营。
编后语:能源互联网的发展将助力储能技术的广泛应用,并实现装机规模的高速发展。在近年来不断加大力度推广和应用电动汽车的大背景下,作为一种移动的储能单元,电动汽车也将在能源互联网的架构下发挥更大的作用。虽然现阶段中国的储能产业仍面临政策缺失、技术指标尚待提高、系统容量较小、成本过高、应用价值不明晰、参与电力市场的机制不健全等问题,但作为实现大规模可再生能源并网,提高用电侧能效的有利手段,未来储能产业的快速应用发展已成定局。 <