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        儲能未來怎樣?為什么是能源互聯網的寵兒?

        2019-02-25 10:47
        來源: i能源

        從能源的整體發展來看,可再生能源是未來,但是在很長一段時間里,它仍然要與傳統能源共存,尤其是在整個能源基礎是為傳統能源所構建的條件下。可再生能源要發展,而傳統能源又必然存在,前者出現棄風,棄光,棄水,而煤電也成為眾矢之的,能源的變革無疑催生了許多的矛盾。

        儲能的出現,似乎可以解決絕大部分的問題。

        從新人的角度來看,可再生能源與儲能某種程度上來講是捆綁在一起的,因為一個不穩定,一個穩定,兩者的結合可以更好地適應現有的能源基礎;從老人的角度來看,儲能對于傳統能源,比如說在國內占據絕對優勢的煤電,可以起到很好的調節作用,在可再生能源大量發展的時候找到自己新的發展路徑。

        從現在的時間節點來看,可再生能源在能源結構中的比重處在穩步上升的過程中,但是相比之下消費比重恐怕才是最能體現成果的指標。2016年底,國家發布《可再生能源發展“十三五”規劃》,提出到2020年和2030年非化石能源分別占一次能源消費比重15%和20%的目標。

        《電力工業統計資料匯編》(2017統計快報)顯示,截至2017年底,全國電源總裝機17.8億千瓦,其中非化石電源裝機比重38.6%,太陽能發電和風電兩者合計占比16.5%。此外,非化石電源2017年的消費比重為13.8%,相比2016年1.4%的提升,僅有0.3%的提升,增速明顯放緩。

        換句話說,未來促進可再生能源的消納仍然是最為重要的環節,而儲能廣泛的應用場景無疑是解決這一問題的一劑良藥,在能源產業的各個環節中都能為能源的變革起到潤滑作用。

        從全球來看,彭博社新能源財經2017年發布的報告稱:全球儲能市場預計在2016年至2030年間翻倍,達到125吉瓦,容量為305吉瓦時。

        而在國內,2017年10月,五部委聯合發布《關于促進儲能技術與產業發展指導意見》,并提出了“十三五”和“十四五”的發展規劃,前者要求達到儲能產業發展進入商業化初期,儲能對于能源體系轉型的關鍵作用初步顯現,后者要求使儲能產業得以規模化發展,在推動能源變革和能源互聯網發展中的作用全面展現。

        過去很長一段時間里,儲能或許像螢火一樣較為微弱,但是未來十年,儲能無疑將壯大起來,對整個能源施加重要的影響。

        能源互聯網的寵兒

        能源互聯網的概念有很多,我們以官方的《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》為準,其中提出:“互聯網+”智慧能源(簡稱能源互聯網)是一種互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產業發展新形態,具有設備智能、多能協同、信息對稱、供需分散、系統扁平、交易開放等主要特征。

        在很多專家看來,能源互聯網很大程度上還是要落在電網或者智能電網身上。而儲能在電網系統的應用同樣非常廣泛,體現在電力生產、傳輸、利用的各個環節,因此儲能在電網,乃至能源互聯網中的作用越來越多的體現出來。

        換句話說,儲能是未來能源的寵兒,尤其是在能源互聯網的體系之中。

        首先,在能源生產端,儲能能夠很好地解決大規模可再生能源給電網帶來的影響;而在消費端,越來越多元化的需求也需要儲能的配合。

        根據南方電網科技部副主任鄭耀東對于能源互聯網和儲能的解讀:能源互聯網的核心是電力系統,是電網。但是,就像充電寶無法一直支撐手機電量一樣,電池儲能不是能源來源,只是一個中轉站,有著容量的限制。其未來的發展前景體現在滿足高可靠性用戶穩定供電需求和應急的需求,緩解中心、老舊城區輸電通道阻塞、移峰填谷將成為儲能系統在能源互聯網中的發展前景。

        此外,國家電網直屬科研單位中國電科院的首席技術專家惠東對于儲能有三個技術定位。

        首先,波動性、間歇性可再生能源的大規模接入引發電網穩定性,需要借助儲能手段提高接納能力;

        其次,傳統擴容方式受限于輸電走廊布局等資源限制與負荷需求不斷增長之間的矛盾,引入儲能能有效緩解矛盾,并延緩設備更新投資,提高網絡資源和設施利用率;

        最后,儲能引入將提高用戶側分布式能源接入能力、應對災變能力、保證供電可靠性、滿足電能質量需求、削峰填谷。

        能源變革的“潤滑劑” 儲能成能源互聯網的寵兒

        資料顯示,儲能技術包括電化學儲能、壓縮空氣儲能、儲熱、儲氫等,其建立了多種能源之間的耦合關系,是智能電網及能源互聯網構建中不可缺少的組成部分,發揮能量中轉、匹配和優化的重要作用。

        2017年6月,國家能源局下發《關于公布首批“互聯網+”智慧能源(能源互聯網)示范項目的通知》,在項目名單中,延長石油1GW風光氣氫牧能源互聯網示范項目、風光氫儲互補型智能微電網示范項目、湖州長興新能源小鎮“源網荷儲售”一體化能源互聯網示范項目和廣西欽州漁光風儲“互聯網+”智慧能源示范項目在項目名稱中便凸顯了儲能。

        事實上,儲能的重要性無需贅述,儲能在未來十年甚至更長的時間也將扮演越來越多的角色。在未來的能源互聯網中,不僅僅是電,包括儲熱、儲氫在內的多種形式的儲能也將發揮重要的補充作用。

        商業化成為現實

        不同于風電、光伏發展初期國家的補貼政策支持,國家對于儲能產業似乎并不打算進行直接的補貼,而是交由市場去決定。

        在《關于促進儲能技術與產業發展指導意見》中,提出要在“十三五”要使儲能產業達到商業化初期。但是,在未來十年或者更長的時間,儲能的商業化將成為現實。

        事實上,在目前的階段,儲能的項目已然很多,但是主要的商業模式集中于發電側、用戶側以及輔助服務市場。

        發電側方面,儲能可以與可再生能源的結合,平抑可再生能源的波動性。未來隨著可再生能源規模的不斷擴大,幾乎難以避免會面臨棄電的挑戰,因此儲能的加入只是時間的問題。

        此外,電儲能參與電力輔助服務的商業模式也逐漸成型。盡管我國還處于電力市場的初級階段,輔助服務補償的價格機制仍不明朗,但在輔助服務提供者、提供方式、調節和評估指標、結算方式等方面已基本形成有章可循的交易機制,因此部分區域的電力輔助服務市場已逐步打開。

        近年來各區域電網及省網陸續發布了并網發電廠輔助服務的管理細則,對電力輔助服務的交易方法仍效果補償機制做了充分說明,為儲能參與調峰調頻輔助服務逐漸完善激勵機制。

        2018年,電網側儲能項目也越來越多的出現,江蘇省已投運101MW/202MWh、河南省已投運100MW/200MWh以及湖南省即將投運的60MW/120MWh,三者均為磷酸鐵鋰電池儲能電站。

        用戶側方面,由于能夠利用峰谷價差進行套利和電費管理,是儲能項目最為活躍的市場。但是也專家指出,峰谷差價是計劃產物,只能用于目前儲能裝備定價參考;且峰谷差價套利不具有無限放大性和長期可持續性。

        能源變革的“潤滑劑” 儲能成能源互聯網的寵兒

        《2018儲能產業應用研究報告》數據顯示,用戶側儲能主要包括工商業削峰填谷及需求側響應。用戶側儲能占全部應用規模的27%,其中工商業削峰填谷占用戶側儲能的73%,是目前中國唯一進入商業化運行的電池儲能領域。用戶側儲能主要集中在華東、華南,占比分別為62%、26%。2017年新增用戶側儲能項目基本集中在華東。

        未來,隨著儲能成本的不斷下降,儲能商業化進程的加快發展,儲能將在國內應用于更廣泛的領域。

        近年來,以多種類型儲能技術產業化不斷進步,其中鋰離子電池儲能技術經濟性顯著提升,2016年其綜合度電成本接近0.65元/度,2020年有望達到0.30元/度,2030年接近0.12元/度,儲能系統年利用小時數達200小時即可盈利。

        能源變革的“潤滑劑” 儲能成能源互聯網的寵兒

        當然,技術上降低成本是一方面,隨著電力體制改革的深化,儲能也將迎來自己的黃金時期。從國際上的發展經驗來看,美國、英國都已經或者正在經歷這樣的過程。

        中關村儲能技術聯盟的報告顯示,未來儲能的商業化是否也類似于光伏的發展,可分為三個階段來發展:

        2015-2020年,隨著間歇性能源大增影響電網穩定運行,考慮政策補貼和初裝補貼,部分地區的應用市場啟動;

        2021-2025年,儲能及新能源汽車體量放大,加速電池成本下降,考慮經濟性和補貼,儲能應用地區機場和將加速擴大;

        2030年以后,儲能實現全面經濟性,并與電力系統充分融合,僅考慮經濟型,儲能成為電力系統的必備環節。

        梯次利用對動力電池退役的救贖

        對于儲能來說,除了應用于發電側、電網側以及用戶側相對靜態的場景,移動儲能的發展同樣是未來的一大趨勢,而在移動儲能中,又以電動汽車的發展最受關注。

        分析認為,按照動力電池技術儲備和發展態勢,將在3-5年基本消除電動汽車的“使用焦慮”,支撐電動汽車大規模應用與普及,電動汽車的規模無疑將會另所有人震驚。

        數據顯示,預計到2020年,我國電動汽車累計保有量將達到500萬輛,2030年保有量將達5000萬輛以上,以配置80kWh電池為參考,等效儲能容量將達到40億kWh,同時電動汽車退役電池梯次利用存量達4億kWh。

        而面對如此多的退役動力電池,未來十年或者更久,梯次利用將會完成一場關鍵的救贖。

        2018年,南方電網科學研究院組織成功申報了“十三五”期間首個梯級利用國家級項目——《梯次利用動力電池規模化工程應關鍵技術》,國內動力電池梯次利用步入正軌。

        毋庸置疑,隨著電動汽車的迅猛發展,對于動力電池的梯次利用已經提上日程,在未來5-10年,或者更長的時間里,梯次利用將取得突破性進展。

        能源變革的“潤滑劑” 儲能成能源互聯網的寵兒

        2017年,國內新能源汽車保有量已超170萬輛,其中三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池配套量幾乎持平。有數據顯示,2020年退役動力電池將超10GWh/年,預計累計退役量將達30GWh,三元鋰和磷酸鐵鋰動力電池無疑將是退役主體,且退役電池剩余可用容量或集中在65%-80%。

        能源變革的“潤滑劑” 儲能成能源互聯網的寵兒

        但是,目前退役動力電池梯次利用整體處于研發階段,仍存在狀態評估難、一致性差、安全風險高、經濟代價大和退役電池少等諸多瓶頸,還沒有規模化工程應用。

        作者:李帥

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