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。
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到2吉瓦·時。
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3年將會暴漲。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3000兆瓦規模。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80兆瓦，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。
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儲能電廠。其在智利建設一座20萬千瓦火電廠，要配套建設2萬千瓦儲能電站。儲能電站投資高昂，為什么還要建設儲能電站?他們的理由是，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，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51.5兆瓦，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。
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241兆瓦，2/3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40兆瓦調頻項目、毛伊島10兆瓦風電場項目等，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%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47.7兆瓦上升至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，預計到2020年，中國儲能市場規模將達到約136.97吉瓦(其中包含抽水蓄能、儲熱等技術)，占2020年全國發電總裝機量1800吉瓦的7.6%。
可再生能源是今后能源結構調整的方向，但只有儲能問題解決了，我們才可能真正邁進可再生能源的時代。真正影響未來能源大格局的是儲能技術，儲能技術很可能就是下一個能源革命里面最重要的突破方向。
現在各種儲能電池技術層出不窮，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。儲能技術正出現爆發性增長態勢。(本文刊載于《中國電力企業管理》(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)
