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不久前,國家能源局下發(fā)《關(guān)于促進電儲能參與"三北"地區(qū)電力輔助服務(wù)補償(市場)機制試點工作的通知》,明確了電儲能參與調(diào)頻調(diào)峰輔助市場服務(wù)的地位。
儲能種類多種多樣,主要分為物理儲能、電磁儲能和電化學(xué)儲能等類型。近年來,電化學(xué)儲能技術(shù)受到各國關(guān)注,據(jù)美國能源部DOE項目庫不統(tǒng)計,至2014年初,由美國、日本、歐盟、澳大利亞和我國等實施的MW及以上規(guī)模的儲能示范工程達(dá)180余項,其中電化學(xué)化儲能示范數(shù)量近百項,項目數(shù)占比為53%,在電化學(xué)儲能示范項目數(shù)中,鋰離子電池所占比重,達(dá)48%。
在眾多的儲能技術(shù)中,除了抽水蓄能之外,其它儲能技術(shù)還處于半商業(yè)化或研發(fā)階段。技術(shù)經(jīng)濟性不足是阻礙儲能技術(shù)應(yīng)用推廣的一個重要原因。儲能的技術(shù)經(jīng)濟性,可以體現(xiàn)在循環(huán)壽命、效率、全壽命周期發(fā)電、成本等方面。從目前實際發(fā)展來看,儲能中經(jīng)濟型好的,當(dāng)屬鋰離子電池。例如,2011年,鋰離子電池(含電池管理系統(tǒng))售價是3750元/千瓦時,當(dāng)時循環(huán)壽命只能算2000次,如果計算了效率、PCS、運維周期和建設(shè)周期的折舊,電池的全壽命周期的度電成本是2.94元。近年來,鋰離子電池性能不斷提升,而成本不斷下降,到2015年底,其電成本數(shù)已經(jīng)降到7毛錢左右,預(yù)計到2018年底,其度電成本能降到3-4毛錢,這個價格基本上保障電力用戶利用電力峰谷差價實現(xiàn)套利。鋰離子電池儲能技術(shù)的發(fā)展實際上得益于電動汽車動力電池的突破。近年來,國內(nèi)外對動力鋰離子電池研發(fā)投入很大,有力地推動了鋰離子電池的技術(shù)進步,此外,鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善,以及產(chǎn)線的巨大投入,也有效降低了電池的成本。
事實上,自2015年起,國家陸續(xù)出臺多項支持儲能發(fā)展的政策。而隨著一系列政策利好,電力儲能技術(shù)或正迎來新風(fēng)口。
行業(yè)加速正當(dāng)時
隨著中國經(jīng)濟不斷發(fā)展,預(yù)計在未來20年內(nèi),中國電力需求仍將持續(xù)增長。但與發(fā)達(dá)國家相比,目前中國人均用電量較低,且中國的用電結(jié)構(gòu)可調(diào)整余地較大,中國用電的三個大頭分別是:73.5%的工業(yè)用電,11.8%的商業(yè)用電和11.8%的居民用電。而在美國、日本、德國、法國和韓國,工業(yè)用電的比例并沒有那么高,和商業(yè)用電和居民用電呈現(xiàn)三駕馬車的局面。同時,中國發(fā)電裝機容量世界,但燃煤火力發(fā)電比例過高、環(huán)保壓力巨大。電源結(jié)構(gòu)面臨巨大變革。
目前中國正在大力發(fā)展可再生能源,由于風(fēng)電、光伏發(fā)電出力的波動性和隨機性特征,大規(guī)??稍偕茉唇尤牒拖{仍然面臨困難,致使"三北"地區(qū)棄風(fēng)棄光嚴(yán)重。此外,大量分布式電源接入為配電網(wǎng)的控制保護和運行管理帶來挑戰(zhàn)。
更重要的是,我國城市負(fù)荷增加過快,這與局部的線路負(fù)載不均有關(guān)——有的地方根據(jù)不夠用,有的地方負(fù)載卻是空的。城市用電結(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)生變化,例如傳統(tǒng)的商場用電量較少(變壓器容量較小),近年來電商對傳統(tǒng)商業(yè)的沖擊下,商場(或商業(yè)中心)不得不引入餐飲及娛樂游戲場所,致使用量增大,需要增容。電動汽車也是一個例子,電動汽車需要有場地和配電資源,配電容量不足的地方,充電樁將無法安裝,因此這些問題也和城市快速增長、用電結(jié)構(gòu)有關(guān)系。
上述形勢為儲能應(yīng)用市場的形成帶來機會。隨著,儲能技術(shù)的不斷成熟和技術(shù)經(jīng)濟性的不斷提升,儲能在電力系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用只是一個時間和契機的問題。
儲能應(yīng)用的發(fā)展方向
十三五期間,儲能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的方向:
一是儲能參與可再生能源發(fā)電從本地應(yīng)用向系統(tǒng)級應(yīng)用發(fā)展。理論上看,集中式儲能發(fā)電的趨勢可能要從過去的發(fā)電由單點接入點向系統(tǒng)級發(fā)展,由單點接入的向多點的綜合儲能發(fā)展,由功能性的接入到需求型導(dǎo)向應(yīng)用發(fā)展,通俗上看,就是分布式儲能要實現(xiàn)高度融合。
二是儲能系統(tǒng)從單一功能走向多元化,由儲能終端的用電多樣化到后形成聚合統(tǒng)一發(fā)揮作用。根據(jù)儲能的本體來講,重點是鋰離子電池。這時候長壽命、低成本、高安全是未來技術(shù)發(fā)展重點。
三是從功能性示范到需求導(dǎo)向型應(yīng)用發(fā)展。目前,儲能的示范工程以展示儲能技術(shù),并對其技術(shù)適用性進行評估為目的,未來儲能應(yīng)用將更多從電網(wǎng)切實功能需求出發(fā),完善相關(guān)理論基礎(chǔ),建立模型和工具。
四是分散式儲能系統(tǒng)匯聚效應(yīng)進一步發(fā)揮。未來,通過儲能的時空調(diào)節(jié)能力實現(xiàn)功率與能量流的二次分配,承載多能源有效融合,研制儲能能源路由器核心裝備,契合用電及多種能量互動,開發(fā)三位一體的智慧控制系統(tǒng),開展基于儲能融合多能源接入、能量交互及用電的一體化工程示范。
而從應(yīng)用角度來講,儲能在可再生能源應(yīng)用比例和裝機比例明顯增加,在分布式和微網(wǎng)應(yīng)用中增長速度也被重點關(guān)注。
在發(fā)電側(cè),可以通過儲能技術(shù)快速響應(yīng)速度,在進行輔助動態(tài)運行時提高火電機組的效率,減少碳排放,同時,避免動態(tài)運行對機組壽命的損害,減少設(shè)備維護和更換設(shè)備的費用。此外,儲能可以降低或延緩對新建發(fā)電機組容量的需求。
輸配電領(lǐng)域?qū)⑹莾δ軕?yīng)用的主要的領(lǐng)域,調(diào)頻、電壓支撐、調(diào)峰、備用容量無功支持、緩解線路阻塞、延緩輸配電擴容升級和變電站直流電源領(lǐng)域,都將發(fā)揮儲能技術(shù)的價值。
在用戶側(cè),由于用戶的個性化和互動化的需求要求比較高,儲能已經(jīng)在這個領(lǐng)域有所應(yīng)用。未來,除了幫助電力用戶實現(xiàn)分時段電價管理的手段,在電價較低時對儲能系統(tǒng)充電,在高電價時放電之外,儲能可以幫助用戶在自身用電負(fù)荷較低的時段對儲能設(shè)備充電,在需要高負(fù)荷時,利用儲能設(shè)備放電,從而降低自己的負(fù)荷,達(dá)到減低容量費用的目的,在電能質(zhì)量方面,其可以提高供電質(zhì)量和可靠性。
(作者系中國電科院首席專家)
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