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能源结构调整中的大规模储能技术

发布时间:2020-10-13 13:26:59

  近年来,可再生能源开发利用规模不断扩大,储能技术的研究与应用也日渐广泛。抽水储能、压缩空气储能、锂离子电池、钠硫电池、铅酸/铅炭电池等目前主要的几种储能技术都有各自的优缺点,在实际应用时要找准定位,使不同的储能技术在不同的领域和场景扮演关键角色。

  发展可再生能源是大势所需

  上图展示了我国能源消费情况:

  2003年18亿吨标准煤,2012年36亿吨,2015年达到43亿吨,2020年将达到48亿吨,其中煤炭力争控制在42亿吨。

  众所周知,煤炭的大量消耗是我国环境污染、肺癌等疾病的成因之一。故,发展可再生能源是大势所驱。历史上出现了三次能源革命:

  第一次能源革命,煤炭代替了薪柴,大英帝国抓住了机遇,称霸全球。但也引发了诸多问题,例如伦敦大雾霾。据不完全统计,当时英国的能源结构中70%以上是煤炭。

  第二次能源革命,油气代替了煤炭,美国借势成为新的世界霸主。

  第三次能源革命,提出了可再生能源。中共中央在十三五规划中提出能源革命和能源结构调整的战略方针:到2020年,我国风能发电装机容量达到2.5亿千瓦,光伏发电达1.5亿千瓦,光热发电达500万千瓦。

  以上是世界各国在能源转型上的一些规划目标,可以看出,普及可再生能源是全球实现低碳能源转型的关键。预计2030年以后,整个能源结构当中,可再生能源将会占主导。早在2004年的一次报告中我提出过:可再生能源正逐渐由辅助能源变为主导能源。至今我仍然坚持这一观点。

  为什么需要“储能”

  电网有一百多年历史,没有储能也运行得很好,那为什么现在需要“储能”

  举一个例子,上图是日本的某个实验:图中曲线是某风机半夜两点时段的发电输出,可以看到这个风力发电不是那么稳定,最高超过300千瓦,最低不到50千瓦。这是风机发电的特点,可能会对电网造成很大的问题。但如果有储能装置,发电多时将多余电存起来作为负载,发电少时往外放电,长此以往,计算出一个预估值,判断多大风发多少电,根本解决风能、太阳能发电的不稳定、不连续性特性,实现安全、稳定供电。

  再者就是,近年来由于风、光发电的不连续、不稳定、并网难等特点导致弃风、弃光情况增加。去年全年,全国弃风、弃光、弃水总量高达1300亿kWh。1300亿电是个什么概念?相当于我国去年一年的弃风量、弃光量约等于1.6个三峡工程的年发电量。

  所以说,储能能够平衡发电和用电,实现电网稳定性,大规模储能技术才是实现可再生能源普及应用的核心技术。

  大规模储能技术是国家的重大需求

  值得高兴的是,近几年,无论是十三五还是两会,一些文件的出台都表明国家开始重视储能:

  2016.11.17《国家能源委员会会议:通过能源发展十三五规划》,指出,加快技术创新和体制改革是推动能源可持续发展的关键依托。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。

  2016.12.19《十三五国家战略性新兴产业发展规划》国务院加快发展先进核电、高效光电光热、大型风电、高效储能、分布式能源等,加速提升新能源产品经济性,加快构建适应新能源高比例发展的电力体制机制、新型电网和创新支撑体系,促进多能互补和协同优化,引领能源生产与消费革命。

  大力发展“互联网+”智慧能源。加快研发分布式能源、储能、智能微网等关键技术,构建智能化电力运行监测管理技术平台,建设以可再生能源为主体的“源—网—荷—储—用”协调发展、集成互补的能源互联网。

  还有前段时间大家一定都被由五部委联合发布的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》刷屏了,指导意见中明确指出:“应用推广一批具有自主知识产权的储能技术和产品。加强引导和扶持,促进产学研用结合,加速技术转化。鼓励储能产品生产企业采用先进制造技术和理念提质增效,鼓励创新投融资模式降低成本,鼓励通过参与国外应用市场拉动国内装备制造水平提升。重点包括100MW级全钒液流电池储能电站、高性能铅炭电容电池储能系统等。”

  作为国内首个储能产业政策文件,这份指导意见明确了储能产业未来10年的发展目标,标志着储能作为电网中的主体地位确立。该意见鼓励多种技术路线和应用场景并行发展,并且提出了由政府引导、市场主导,强调建立补偿机制,而非单纯的给予补贴,起点研究预测未来与电化学储能相关的示范项目有望加快推进,多种储能商业模式将有望蓬勃发展。


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