【深度】科普周系列三:尽快发展中国储能技术

2019-05-27 浏览:8565

来源:中国社会科学报



第18届上海市社会科学普及活动周新媒体科普周--系列三

创新转型发展中的能源发展,让生活更美好


秉承社会科学发展和科学技术创新发展相结合,介绍国家能源革命战略相关政策、上海能源结构调整、上海储能技术的发展


 正文:

   

能源领域正处于一场大变革中,以可再生能源和电动汽车为代表的新能源技术将逐渐改变人类的能源使用方式,而储能在其中发挥着关键作用。可再生能源具有间歇性和波动性的特点,在无法储能的情况下电网无法大规模对其进行消纳。而电动汽车的推广则取决于电池的续航能力和充电的便捷性。


  全球储能技术快速发展

  储能装机在2015年保持快速增长,其中电池储能的发展尤为引人注目。根据美国能源局(DOE)全球储能数据库的数据统计,截至2015年底,全球电池储能累计装机0.61GW,较2014年增长了20%以上。此外还有超过0.3GW的在建项目以及0.4GW的已签订合同的项目。从各国的数据来看,美国目前的装机为0.3GW,几乎占到了全球电池储能装机的一半。从新增装机的技术类型上看,90%以上的新增项目使用的都是锂离子电池。


  在商业化方面,近两年储能产品已经开始全面走向应用。虽然日本厂商在2010年开始就已经推出了许多针对家庭用户的储能产品,但由于成本过高,推广一直受到限制。真正引起广泛关注的是2015年4月底特斯拉(TESLA)推出的居民用储能产品Powerwall,及针对商业级的产品Energy for Utility,其低至350美元/千瓦时的售价使得储能投资开始具有经济性。此外,市场上还有EOS和Imergy等数十家提供电池储能产品的厂商,不少产品也都开始具备经济吸引力。国内厂商如比亚迪、科陆电子等在2015年也相继推出了类似储能产品。


  技术方面,虽然2015年有许多关于储能电池突破的新闻,如各种金属空气电池,但从实际情况来看,这些新技术大多离应用还很遥远。目前具备产业化应用价值的储能技术主要是锂离子电池、钒流电池、钠硫电池等。比较值得关注的是,近期有媒体报道的中科院石墨烯超级电容的突破。虽然超级电容的能量密度还是无法与电池储能相比,但是其充放电速度极快(几秒钟便可完成充电),而且其循环次数能达到10万次以上,因此未来超级电容或将可能广泛应用于电网调频以及轨道交通和公交汽车等公共交通中。


  欧美日等国十分重视储能技术

  国际上,欧美日等国一直以来都十分重视储能技术的发展与应用。据不完全统计,美国联邦和州层面针对储能的法案和政策就达到了21项。欧盟和日本也均有针对储能的扶持政策。具体可以归纳为以下几类。


  第一,对储能投资进行补贴或是税收减免。如美国2011年通过储能法案,对储能投资给予了20%的联邦税收抵免。德国对于中小规模的光伏发电系统配套的储能系统进行补贴。日本也对符合标准的接入电网的电池储能项目给予相当于投资额1/3的补贴。


  第二,对储能技术研究进行补贴。如美国政府2009年8月宣布拨款24亿美元,用于支持环保电动汽车与储能电池的研发、制造。日本政府则对钠硫电池等技术从研发到应用等各环节都给予高额的补贴。


  第三,利用市场化的机制保障储能发展。如欧洲国家普遍采用了拉大峰谷电价差的方式,增加储能投资的动力。美国联邦能源管理委员会制定了市场化的调频服务补偿,同时允许储能作为电源接入电力市场。


  第四,政府或电网企业直接进行储能投资。如美国加州要求三大电力公用工程公司在2014年开始的10年内安装1.33GW的储能系统。日本政府则出资200亿日元,委托北海道电力公司等安装电池储能系统以增加对可再生能源的消纳能力。


设计合理的储能价格补偿机制


  与市场准入机制

  由于我国储能行业起步相对较晚,对储能技术的发展也缺乏应有的关注,目前还没有清晰有力的规划与扶持政策。2015年,国家能源局委托部分研究机构启动储能“十三五”规划课题研究工作,希望在未来能为储能行业的发展提供较为明确的政策指引和支持。


  根据目前储能技术的进展,我国在未来的政策制定上,应该充分考虑储能在消纳可再生能源以及提升电网稳定性等方面的正外部性,设计合理的储能价格补偿机制和市场准入机制。同时结合目前电力现状,对储能技术从研发到应用进行有力扶持。


  首先,利用储能技术来帮助电网消纳可再生能源。目前各地“弃风弃光”现象严重,电网建设与可再生能源发展速度脱节是很重要的一个原因。而电网建设成本往往是巨大的。储能系统能够帮助可再生能源电站进行调峰和平稳输出,在不增加电网容量的情况下提升可再生能源的消纳能力。问题的关键在于储能的成本由谁来承担。储能转移电力的成本与光伏的上网电价相当,电源企业是没有动力进行投资的。如果能在上网电价的基础上设置一个储能补贴价格,使得储能投资相对有利可图,最终就有可能形成电网与电源企业双赢的结果。


  其次,应该重视储能在分布式电网中的应用。我国电力的特点是负荷中心远离电源中心,东部电力输入省份往往要为远距离输电的成本支付较高的电价。发展分布式电网,则可以降低电网的输送成本。但是,在目前条件下,分布式的风电和太阳能同样也面临着波动性,加上其布局分散,对电网会造成冲击。储能装置则可以帮助提升分布式的渗透率,可以参考分布式太阳能的补贴方式,设置储能电价,以增加储能系统在分布式中的应用。


  再次,通过优化市场机制,促进储能发展。应降低储能系统的入网障碍,允许储能作为电源参与到供电服务中,并对储能提供的调峰调频服务等进行补偿。同时可以制定更加灵活的电价政策,鼓励通过价格套利等方式充分发挥储能调峰的功能。


  最后,应加大对于技术研发和产业发展的扶持力度。影响储能投资经济性的,除了单位容量的成本之外,还包括储能系统的寿命(循环次数)、衰减率、能量转换效率等因素。这无论对单体的电池品质,还是整体控制系统都提出了较高的要求。客观来说,目前技术上国内厂商与美国和日本的企业还存在较大的综合差距,但并不存在赶不上的距离。鉴于储能技术在清洁发展中的地位和可能带来的社会收益,政府应该对其进行税收优惠和补贴,可以根据储能应用能带来的社会效益,设计合理有效的补贴政策,可以投资直补,也可以贷款利率优惠或拉大峰谷电价差等。



“第18届上海市社会科学普及活动”新媒体科普周

目的:

聚焦中国能源革命经济转型驱动的主题,宣传、普及中国能源政策、上海在能源革命中的地位-作用和新储能科学知识,倡导发展和使用清洁能源,推动科技创新和经济社会发展深度融合。


能源领域正在成为颠覆性技术创新最活跃的领域之一,推动着社会的变化。真正有意义的创新可以更好地改善生活,让生活变得更加美好。


我国面临油气对外依存度高企等困难局面,能源安全和能源短缺,使储能技术显得尤为重要。


能源工业比以往任何时候都更需要解放思想,比以往任何时候都更需要加快创新步伐。


目前的储能技术在世界范围内还没有胜出者。在储能领域,各国都处于产业应用的初级阶段,我国与国际先进水平差别不大,加大储能技术的研发力度有助于我国在未来的国际竞争中占据有利地位。


主办:上海市经济学会能源经济研究专业委员会、上海联合非常规能源研究中心

地点:上海青浦工业园区香大东路567号

时间:2019年5月25日至5月31日 

参与对象:能源电力行业员工

参与人数:1000-2000人


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作者:林伯强    新闻时间:2019-05-27

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