總?cè)萘?0.2萬千瓦時,可滿足17萬家庭一天的生活用電……7月18日,一個超大型“充電寶”在鎮(zhèn)江儲能電站投入運行,總功率達(dá)10.1萬千瓦,是國內(nèi)規(guī)模最大的電池儲能電站項目。
發(fā)展儲能項目被業(yè)界視為破解缺電難題的重要舉措之一。江蘇電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院院長劉綱說,鎮(zhèn)江儲能電站工程就像一個超大容量的“充電寶”,在用電低谷時當(dāng)作用電負(fù)荷充滿電力,在用電高峰時當(dāng)作發(fā)電電源釋放電力。
近年來,儲能已在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。目前,我國已是全球最大電化學(xué)儲能的應(yīng)用市場,不少業(yè)內(nèi)人士表示,未來10年的下一個確定性藍(lán)海行業(yè)就是儲能市場。
“儲能”讓收集到的太陽能、風(fēng)能更加“穩(wěn)定”
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)一直以來都是發(fā)、供、用同時完成。由于風(fēng)力變化和晝夜交替,風(fēng)力和太陽能發(fā)電呈現(xiàn)出顯著的隨機(jī)性、間歇性和波動性的特點,導(dǎo)致其與用戶相對固定的用電需要難以匹配。
儲能即能量存儲,是指通過一種介質(zhì)或者設(shè)備,把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲起來,未來應(yīng)用需要時以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院院長郝思鵬說,物理儲能受地理條件和資源條件的限制,長遠(yuǎn)來看,其開發(fā)潛力和規(guī)模均受到限制。電化學(xué)儲能技術(shù)盡管現(xiàn)階段其裝機(jī)規(guī)模不大,但增速較快,發(fā)展?jié)摿Υ???梢哉f,儲能技術(shù)的突破與普及,將使能源跨越時空進(jìn)行分配調(diào)節(jié),對能源的生產(chǎn)和消費都有革命性意義。
從2016年到2017年6月底,我國新增在建和投運的電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.35GW,是2000年至2015年累計裝機(jī)規(guī)模的9.6倍。去年10月,國家發(fā)改委、財政部、科技部、工信部、能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,明確計劃在未來10年內(nèi)完成“兩步走”,到2025年,使儲能產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)規(guī)?;l(fā)展,形成較為完整的產(chǎn)業(yè)體系,成為能源領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)新增長點。
目前,國內(nèi)不少企業(yè)都在加大對儲能行業(yè)的投入力度,期待下一個風(fēng)口。南瑞集團(tuán)有限公司提出,到2030年,發(fā)展成為能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有國際競爭力的儲能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵裝備和整體解決方案提供商。“近期,北京、遼寧、江西、河北等地區(qū)都已出臺支持儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用的引導(dǎo)性政策,部分省份也在研究直接針對儲能技術(shù)應(yīng)用的資金支持政策,為儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造了良好的政策環(huán)境。”南瑞集團(tuán)有限公司首席專家梁志成說。
峰谷電套利、新能源并網(wǎng),電化學(xué)儲能“功不可沒”
隨著風(fēng)電、光伏等新能源在能源結(jié)構(gòu)中占比不斷提升,以及動力鋰電池成本的快速下降,電化學(xué)儲能在峰谷電價套利、新能源并網(wǎng)以及電力系統(tǒng)輔助服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用場景正不斷被開發(fā)并推廣開來。
目前儲能電池技術(shù)發(fā)展很快,一旦取得突破,將對新能源發(fā)展、電網(wǎng)運行控制、終端用能方式等產(chǎn)生重大影響。未來儲能電池技術(shù)將在新一代電力系統(tǒng)中實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。
據(jù)美國能源部統(tǒng)計,至2016年年底,美國、日本、歐盟和中國儲能裝機(jī)占全球總裝機(jī)的94%,電化學(xué)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最高,達(dá)到48%,在電池儲能中位列最高。
然而,電化學(xué)電池儲能在安全性方面最大的問題,在于其安全隱患的不可預(yù)見性,而熱失控一旦發(fā)生,又沒有有效的手段來控制。本月2日,韓國全羅南道靈巖郡金井面火城山靈巖風(fēng)力發(fā)電園區(qū)內(nèi)ESS儲能設(shè)備發(fā)生重大火災(zāi)事故,造成706㎡規(guī)模電池建筑和3500塊以上鋰電池全部燒毀。
“鋰離子電池的安全性不能百分之百保證,本身存在爆炸的問題。”郝思鵬說,目前的主要解決辦法是把鋰離子電池放在一個個集裝箱內(nèi),箱內(nèi)部加裝消防系統(tǒng),集裝箱之間保持一定的間距,“每個集裝箱是一整套封閉的系統(tǒng),如果一個出了問題也限制在單個集裝箱內(nèi)。”
另一個亟待突破的技術(shù)瓶頸是電池容量。郝思鵬說,目前鋰離子電池每公斤大概只能夠存儲0.13至0.15度電,“例如1噸重量的電動車鋰離子電池,開不到四百公里距離。雖然容量每年都在增加,但增速在5%左右,速度不快。如果在這一領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破,那么可以想象會對儲能行業(yè)帶來怎么樣的變化。”
綜合國際可再生能源署、國際能源署等機(jī)構(gòu)的判斷,2030年左右,鋰離子電池將突破技術(shù)瓶頸,電池整體性能得到全面提升,成為最具大規(guī)模商用前景的主流電池技術(shù),占全球儲能電池容量的比例將超過50%,極大推動儲能電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
變“電從遠(yuǎn)方來”為“電從身邊來”,減少遠(yuǎn)程輸電
隨著家庭用太陽能等新能源系統(tǒng)的普及和儲能技術(shù)的發(fā)展,未來家庭用電模式將會發(fā)生革命性的變化。
家庭儲能系統(tǒng),也可以理解為一組為家庭儲存電能的“充電寶”,其運行不受城市供電壓力影響。在用電低谷時間,家庭儲能系統(tǒng)中的蓄電池組可自行充電,以備用電高峰或斷電時使用。除了可以作為應(yīng)急電源使用之外,家庭儲能系統(tǒng)也因為能夠均衡用電負(fù)荷,從而可以節(jié)省家庭電力開支。“歐美國家的人均住宅面積通常比較大,家庭用電較多,擁有風(fēng)、光等新能源發(fā)電系統(tǒng)的家庭數(shù)量也多。由于用電量比較大,且峰谷電費存在比較大價格差異,套利空間大,所以家庭儲能系統(tǒng)有很廣闊的市場前景。”郝思鵬說。
沃太能源南通有限公司董事長袁宏亮說,德國的家庭儲能市場在過去的三四年經(jīng)歷了從幾百套到幾千套再到5萬套的規(guī)模變化。此外,澳大利亞的家庭儲能市場也是快速增長。“居民電價高于1.5元人民幣的地區(qū)都可以作為家庭儲能市場的首選目標(biāo)”,袁宏亮表示,“除了電價,光照和電網(wǎng)穩(wěn)定性也是影響家庭儲能消費需求的因素。例如,澳大利亞年光照在1600至2000小時,德國在800至1200小時,同樣的光伏發(fā)電系統(tǒng)在澳大利亞每年每千瓦可多發(fā)出1000度電左右,利用儲能進(jìn)行消納和自發(fā)自用的價值更高。”
對于大多數(shù)普通中國家庭來說,每月的電費一般不到200元,10年的電費一般不超過2.4萬元,也就是說購買一個家庭儲能系統(tǒng)的支出接近一個中國家庭10年用電的費用。但業(yè)內(nèi)依舊看好國內(nèi)家庭儲能行業(yè)的發(fā)展,隨著我國人均住宅面積的不斷提高、電動車的不斷普及、家庭用電量的不斷增長,家庭儲能系統(tǒng)還是能夠在中國市場上找到一席之地的。袁宏亮稱,讓消費者花1萬澳幣購買5年回本的產(chǎn)品,并在之后可以享受免費用電,這或許才是這個市場快速增長的根本原因。隨著未來系統(tǒng)價格的進(jìn)一步降低,越來越多國家的儲能大市場將快速啟動。
“原來我們的理念是‘電從遠(yuǎn)方來’,發(fā)展特高壓來實現(xiàn)遠(yuǎn)方送電。而未來可能是‘電從身邊來’,通過儲能,大大減少了遠(yuǎn)距離輸電需要。”郝思鵬說。