对于电网而言,发展电池储能技术或者可以从根本上解决可再生能源发电的不稳定性,大规模扩大可再生能源发电的份额,切实提高上并网率和系统稳定性

太阳能发电

对于电网而言,发展电池储能技术或者可以从根本上解决可再生能源发电的不稳定性,大规模扩大可再生能源发电的份额,切实提高上并网率和系统稳定性。对于政府而言,制定更有针对性和有差别性的差别电价政策,不但有助于推动电池储能技术的盈利能力,还可以在更大程度上优化电力资源配置,提高电力系统的总体发电效率。

研究还有很大的局限性,没有就储能技术发展对提高可再生能源渗透率,以及对分布式和微电网发展的影响进行评估。可以说,研究还难以证明目前储能技术的有效性,而仅仅是想简单地看看储能技术究竟离我们有多远。但这种探索性的研究是重要的,因为一旦储能技术突破,世界的能源市场可能会发生巨大变化,这种变化将使得我们的能源消费更加清洁,电网和发电厂能够更加高效地运行,可再生能源的使用比重也能得以大幅度提高。由于这种改变才刚刚开始,没有能够直接感受到这些变化的影响,因此也很容易将其忽视。

电池储能是可再生能源大规模发展的关键

中国不但有着世界最大的用电需求,也是世界上最大的可再生能源发电国,因此中国对全球可再生能源发展举足轻重。可再生能源发电发展最大的问题是可再生能源发电的间歇性与不可预测性。一方面,可再生能源的发电集中时间段与用电时间段存在着不一致性。风电发电高峰一般集中在晚上,太阳能发电的高峰集中在白天。而工业用电的用电曲线较为平缓,居民用电则呈现白天、晚上两个高峰。另外,随着季节、天气的变化,可再生能源发电与用电曲线都会有相应的变化。中国大部分地区春季风力发电输出最大;光伏发电夏天输出最高,而且发电随天气原因剧烈变化而具有不可预测性。

这些对于电网来说,都是麻烦。传统的解决方案主要集中在两个方案:一是利用较为灵活的发电设施与之配合,形成稳定的总输出,应用较为广泛的是天然气发电与可再生能源发电相结合。二是将可再生能源发电的能量进行储存,储能传统方法是转换为热能等形式,如储热、热水系统与可再生能源发电系统的结合。而不涉及能量转换的电力储能方法,以往的应用中,主要表现为抽水蓄能电站。

以上两个方案都不能从根本上解决可再生发电到达一定规模比例后,难以维持电网稳定性的问题。第一个方法存在两个主要限制:一是应用不够广泛,较多应用于分布式系统;二是涉及到燃料价格因素,成本不可控。第二个方法的主要局限在于,抽水蓄能电站工作时,其能量来源从根本上来说,同样是来源于化石能源。因此,抽水蓄能虽然有利于减少电网的波动性,但对节能减排并没有本质上的好处。另外,抽水蓄能电站的应用受到选址、成本与利益分配等多方面限制因素影响。

因此,如果更为长远来看这个问题,电池储能可能是解决可再生能源发电不稳定性的最有效经济方案。电池储能的好处在于,可大可小,容易与各种规模的可再生能源发电相结合;充电放电快速,直接电与电转化,转换效率高。其限制的最大因素在于经济性,以及与成本相关联的充放电效率、安全性、寿命。传统上都认为电池储能的成本高难以商业运营。

这个状况正在迅速改变,近期电池技术的突破,使得电动汽车等大规模电池应用已经较为普遍,而直接与电力系统结合的电池储能的尝试也已经开始。特斯拉的PowerWall和Powerpack,单体峰值电量为3kW,可储存10kWh电量,充放电能效92%,可以通过简单拼接进一步扩大至1000倍。特斯拉希望借此改变人类的用电模式,掀起能源革命,推动可再生能源的普及。现在看来,特斯拉不是在吹牛。

对于可再生能源与储能结合的系统,储能策略对系统经济性的重要性可能高于储能设备本身成本的重要性。因此,政府在大力推进储能设备发展的同时,也应当倡导电池储能与可再生能源发电的结合,积极建立试点,扶持可再生能源与储能结合系统的试验性项目,在实践中找到最适应中国现状,最适应项目安装地点的储能策略,为日后大规模可再生能源发电的利用打下良好的基础。

与工业用电结合的分布式光伏项目可能是电池储能最易介入,而且是最容易盈利的主体。可再生能源与储能相结合的系统,要想其达到最优的经济效益,关键在于对可再生能源发电的有效预测。因此,政府在大力发展风能、光伏的同时,也应该建立平台,及时更新分享相关发电与气候数据,提供有效的发电预测信息。

对于电网而言,发展电池储能技术或者可以从根本上解决可再生能源发电的不稳定性,大规模扩大可再生能源发电的份额,切实提高上并网率和系统稳定性。对于政府而言,制定更有针对性和有差别性的差别电价政策,不但有助于推动电池储能技术的盈利能力,还可以在更大程度上优化电力资源配置,提高电力系统的总体发电效率。

结论和政策建议

储能技术作为新能源发展和电动汽车的关键环节,其技术突破将改变整个世界的能源格局。可以说,储能技术是开启新能源时代的钥匙,一旦储能技术经济可行,将为人类打开一扇通往新能源时代的门。对于中国而言,电动汽车、储能技术和风电、太阳能的有效结合,除了清洁发展,还可以形成对石油的有效替代,保障能源安全,因此,政府应该重视储能技术的发展。对于传统的能源企业,尤其需要重视储能技术的发展,利益所在,其重要性不言而喻。

因此,“十三五”能源战略规划需要重点关注清洁能源、电动汽车和储能的技术创新,因为技术创新导致的成本下降是确定、可靠和永久性的。政府应该将储能技术创新、石油替代和清洁能源发展作为能源安全的组成部分。

可见,储能技术不容忽视。近年来的技术进步使得储能技术渐行渐近,在可以预见的将来,储能技术的技术可行性和经济性将因技术进步而得到进一步增强,这种变化将可能深刻地影响世界的能源供应方式和能源结构,这将对传统的能源企业以及我们的生活方式产生巨大的影响。

[责任编辑:赵卓然]

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