對于電網(wǎng)而言,發(fā)展電池儲能技術或者可以從根本上解決可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性,大規(guī)模擴大可再生能源發(fā)電的份額,切實提高上并網(wǎng)率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。對于政府而言,制定更有針對性和有差別性的差別電價政策,不但有助于推動電池儲能技術的盈利能力,還可以在更大程度上優(yōu)化電力資源配置,提高電力系統(tǒng)的總體發(fā)電效率。
研究還有很大的局限性,沒有就儲能技術發(fā)展對提高可再生能源滲透率,以及對分布式和微電網(wǎng)發(fā)展的影響進行評估??梢哉f,研究還難以證明目前儲能技術的有效性,而僅僅是想簡單地看看儲能技術究竟離我們有多遠。但這種探索性的研究是重要的,因為一旦儲能技術突破,世界的能源市場可能會發(fā)生巨大變化,這種變化將使得我們的能源消費更加清潔,電網(wǎng)和發(fā)電廠能夠更加高效地運行,可再生能源的使用比重也能得以大幅度提高。由于這種改變才剛剛開始,沒有能夠直接感受到這些變化的影響,因此也很容易將其忽視。
電池儲能是可再生能源大規(guī)模發(fā)展的關鍵
中國不但有著世界最大的用電需求,也是世界上最大的可再生能源發(fā)電國,因此中國對全球可再生能源發(fā)展舉足輕重??稍偕茉窗l(fā)電發(fā)展最大的問題是可再生能源發(fā)電的間歇性與不可預測性。一方面,可再生能源的發(fā)電集中時間段與用電時間段存在著不一致性。風電發(fā)電高峰一般集中在晚上,太陽能發(fā)電的高峰集中在白天。而工業(yè)用電的用電曲線較為平緩,居民用電則呈現(xiàn)白天、晚上兩個高峰。另外,隨著季節(jié)、天氣的變化,可再生能源發(fā)電與用電曲線都會有相應的變化。中國大部分地區(qū)春季風力發(fā)電輸出最大;光伏發(fā)電夏天輸出最高,而且發(fā)電隨天氣原因劇烈變化而具有不可預測性。
這些對于電網(wǎng)來說,都是麻煩。傳統(tǒng)的解決方案主要集中在兩個方案:一是利用較為靈活的發(fā)電設施與之配合,形成穩(wěn)定的總輸出,應用較為廣泛的是天然氣發(fā)電與可再生能源發(fā)電相結合。二是將可再生能源發(fā)電的能量進行儲存,儲能傳統(tǒng)方法是轉(zhuǎn)換為熱能等形式,如儲熱、熱水系統(tǒng)與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的結合。而不涉及能量轉(zhuǎn)換的電力儲能方法,以往的應用中,主要表現(xiàn)為抽水蓄能電站。
以上兩個方案都不能從根本上解決可再生發(fā)電到達一定規(guī)模比例后,難以維持電網(wǎng)穩(wěn)定性的問題。第一個方法存在兩個主要限制:一是應用不夠廣泛,較多應用于分布式系統(tǒng);二是涉及到燃料價格因素,成本不可控。第二個方法的主要局限在于,抽水蓄能電站工作時,其能量來源從根本上來說,同樣是來源于化石能源。因此,抽水蓄能雖然有利于減少電網(wǎng)的波動性,但對節(jié)能減排并沒有本質(zhì)上的好處。另外,抽水蓄能電站的應用受到選址、成本與利益分配等多方面限制因素影響。
因此,如果更為長遠來看這個問題,電池儲能可能是解決可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定性的最有效經(jīng)濟方案。電池儲能的好處在于,可大可小,容易與各種規(guī)模的可再生能源發(fā)電相結合;充電放電快速,直接電與電轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)換效率高。其限制的最大因素在于經(jīng)濟性,以及與成本相關聯(lián)的充放電效率、安全性、壽命。傳統(tǒng)上都認為電池儲能的成本高難以商業(yè)運營。
這個狀況正在迅速改變,近期電池技術的突破,使得電動汽車等大規(guī)模電池應用已經(jīng)較為普遍,而直接與電力系統(tǒng)結合的電池儲能的嘗試也已經(jīng)開始。特斯拉的PowerWall和Powerpack,單體峰值電量為3kW,可儲存10kWh電量,充放電能效92%,可以通過簡單拼接進一步擴大至1000倍。特斯拉希望借此改變?nèi)祟惖挠秒娔J?,掀起能源革命,推動可再生能源的普及?,F(xiàn)在看來,特斯拉不是在吹牛。
對于可再生能源與儲能結合的系統(tǒng),儲能策略對系統(tǒng)經(jīng)濟性的重要性可能高于儲能設備本身成本的重要性。因此,政府在大力推進儲能設備發(fā)展的同時,也應當倡導電池儲能與可再生能源發(fā)電的結合,積極建立試點,扶持可再生能源與儲能結合系統(tǒng)的試驗性項目,在實踐中找到最適應中國現(xiàn)狀,最適應項目安裝地點的儲能策略,為日后大規(guī)??稍偕茉窗l(fā)電的利用打下良好的基礎。
與工業(yè)用電結合的分布式光伏項目可能是電池儲能最易介入,而且是最容易盈利的主體??稍偕茉磁c儲能相結合的系統(tǒng),要想其達到最優(yōu)的經(jīng)濟效益,關鍵在于對可再生能源發(fā)電的有效預測。因此,政府在大力發(fā)展風能、光伏的同時,也應該建立平臺,及時更新分享相關發(fā)電與氣候數(shù)據(jù),提供有效的發(fā)電預測信息。
對于電網(wǎng)而言,發(fā)展電池儲能技術或者可以從根本上解決可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性,大規(guī)模擴大可再生能源發(fā)電的份額,切實提高上并網(wǎng)率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。對于政府而言,制定更有針對性和有差別性的差別電價政策,不但有助于推動電池儲能技術的盈利能力,還可以在更大程度上優(yōu)化電力資源配置,提高電力系統(tǒng)的總體發(fā)電效率。
結論和政策建議
儲能技術作為新能源發(fā)展和電動汽車的關鍵環(huán)節(jié),其技術突破將改變整個世界的能源格局??梢哉f,儲能技術是開啟新能源時代的鑰匙,一旦儲能技術經(jīng)濟可行,將為人類打開一扇通往新能源時代的門。對于中國而言,電動汽車、儲能技術和風電、太陽能的有效結合,除了清潔發(fā)展,還可以形成對石油的有效替代,保障能源安全,因此,政府應該重視儲能技術的發(fā)展。對于傳統(tǒng)的能源企業(yè),尤其需要重視儲能技術的發(fā)展,利益所在,其重要性不言而喻。
因此,“十三五”能源戰(zhàn)略規(guī)劃需要重點關注清潔能源、電動汽車和儲能的技術創(chuàng)新,因為技術創(chuàng)新導致的成本下降是確定、可靠和永久性的。政府應該將儲能技術創(chuàng)新、石油替代和清潔能源發(fā)展作為能源安全的組成部分。
可見,儲能技術不容忽視。近年來的技術進步使得儲能技術漸行漸近,在可以預見的將來,儲能技術的技術可行性和經(jīng)濟性將因技術進步而得到進一步增強,這種變化將可能深刻地影響世界的能源供應方式和能源結構,這將對傳統(tǒng)的能源企業(yè)以及我們的生活方式產(chǎn)生巨大的影響。