張國寶：儲能影響未來(lái)能源大格局

        當前，全球氣候變化對國際能源形勢產(chǎn)生了重要影響?？稍偕茉串愜娡黄?，高效、清潔、低碳已經(jīng)成為世界新能源發(fā)展的主流方向。但風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電的間歇性和不可控是影響可再生能源發(fā)展的制約因素，2014年我國風(fēng)電仍有15%～20%的棄風(fēng)率。在解決可再生能源并網(wǎng)難的問(wèn)題中，儲能產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)中獲得了發(fā)展的重要契機。例如，美國加利福尼亞州AB2514法案要求加州公共電力委員會(huì )(CPUC)從2012年3月1號開(kāi)始著(zhù)手確定由投資者擁有(IOU)的電力公司在2015年和2020年的電網(wǎng)儲能目標。這項立法同時(shí)要求CPUC在2013年10月1號前接受所確定的儲能目標。國有的電力公司也有相同的要求。根據這項法案確定了130萬(wàn)千瓦儲能電站的目標。

無(wú)論是項目數量還是裝機規模，美國與日本仍然是最主要的儲能示范應用國家，分別占40%和39%的全球裝機容量份額。美國是儲能發(fā)展較早的國家，目前擁有全球近半的示范項目，并且出現了若干已實(shí)現商業(yè)應用的儲能項目。美國在鋰離子電池制造及系統集成方面應用較多，同時(shí)配以大規模的政府資金支持。而日本在鈉硫電池、液流電池和改性鉛酸電池儲能技術(shù)方面處于國際領(lǐng)先水平。2011年福島核電站事故后，日本推動(dòng)戶(hù)用儲能作為產(chǎn)業(yè)扶持的重點(diǎn)。2012年4月出臺家庭儲能系統補助金政策，在這項政策的支持下，2013年，越來(lái)越多的儲能系統獲得補助并投放市場(chǎng)。

歐盟電網(wǎng)計劃(EEGI)近期發(fā)布了《歐洲儲能創(chuàng )新圖譜》報告，對歐洲14個(gè)國家儲能研究、開(kāi)發(fā)與示范項目進(jìn)行了統計分析。在過(guò)去5年，這些國家公共投資和受到歐盟委員會(huì )直接資助的項目總數達到391個(gè)，總投資額9.86億歐元。德國在推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)方面的動(dòng)作較大，2013年和2014年2年共計劃投資5000萬(wàn)歐元，對新購買(mǎi)儲能系統的用戶(hù)直接進(jìn)行補貼，目前已有30兆瓦的項目獲得補貼。由于這一儲能補貼計劃的出臺，德國在未來(lái)5年的儲能裝機容量有望達到2吉瓦·時(shí)。

根據歐洲市場(chǎng)調研機構EuPD的預測，德國對太陽(yáng)能儲蓄電池系統銷(xiāo)售數量將從2013年的6000個(gè)上升為2018年的10萬(wàn)個(gè)以上，德國太陽(yáng)能儲蓄電池市場(chǎng)今后3年將會(huì )暴漲。澳大利亞礦業(yè)發(fā)達，許多工礦區是獨立電網(wǎng)，柴油發(fā)電比例大，礦區、公共事業(yè)、家庭儲能及分布式能源市場(chǎng)已開(kāi)始全面布局，預計2030年有望達到3000兆瓦規模。馬來(lái)西亞、印尼等東南亞國家已成為微電網(wǎng)的新興市場(chǎng)。這些地區海島眾多，無(wú)電人口比例大，鑒于島嶼的地理因素和經(jīng)濟狀況，微電網(wǎng)成為最佳的解決方式。

到2013年12月底，我國累計運行、在建及規劃的儲能項目總量近60余個(gè)，裝機規模超過(guò)80兆瓦，包括張北國家風(fēng)光儲輸電站示范工程、寶清儲能電站示范工程、寧夏吳忠太陽(yáng)山風(fēng)光儲項目、遼寧臥牛石風(fēng)電場(chǎng)全釩液流儲能電站項目等。其中，分布式發(fā)電及微網(wǎng)型儲能項目占的比重較大，如東福山島風(fēng)光儲柴項目、南麂島微網(wǎng)項目、西藏阿里光伏儲能項目、青海玉樹(shù)分布式光水蓄互補系統、三沙獨立光伏智能微電網(wǎng)項目等。這些示范項目的實(shí)施，既有中國政府產(chǎn)業(yè)政策鼓勵的因素，更主要是新能源發(fā)展對電網(wǎng)穩定的市場(chǎng)需求推動(dòng)企業(yè)不得不建設儲能裝置。但我國目前還缺乏系統的鼓勵儲能發(fā)展的政策體系，主要靠企業(yè)自發(fā)建設，價(jià)格政策也不明朗，我國的儲能產(chǎn)業(yè)面臨技術(shù)、應用和市場(chǎng)機制的三重挑戰。

美國最大跨國電力公司AES公司在新建電廠(chǎng)時(shí)十分重視配套建設儲能電廠(chǎng)。其在智利建設一座20萬(wàn)千瓦火電廠(chǎng)，要配套建設2萬(wàn)千瓦儲能電站。儲能電站投資高昂，為什么還要建設儲能電站?他們的理由是，智利礦山用電需要穩定。該公司參與加州燃氣輪機電站競標，條件之一就是要配套建設10萬(wàn)千瓦左右的儲能電站。而我國電力企業(yè)在投資風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電時(shí)，目前還很少主動(dòng)去考慮建設儲能電站。

我國現階段四個(gè)與新能源相關(guān)的重要領(lǐng)域，分布式發(fā)電與微網(wǎng)、輔助服務(wù)、用戶(hù)側需求響應和電動(dòng)汽車(chē)并網(wǎng)系統開(kāi)始涌現儲能的商機與經(jīng)濟性。儲能產(chǎn)業(yè)在我國還處于發(fā)展的初期階段，隨著(zhù)可再生能源的快速發(fā)展，國內儲能市場(chǎng)潛力巨大，中國將成為全球最大儲能市場(chǎng)。雖然現階段還沒(méi)有與儲能相關(guān)的政策體系和價(jià)格機制，但儲能是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，已越來(lái)越受到政府能源部門(mén)和科技部門(mén)的關(guān)注和支持，應用示范的財政補貼也在逐步推進(jìn)中。

截至2013年底，中國已運行的儲能項目裝機規模達51.5兆瓦，較2012年增長(cháng)了39%?？焖僭鲩L(cháng)涉及可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)等多個(gè)方面。特別是分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng)域，無(wú)電人口用電問(wèn)題的解決、海島可持續能源體系搭建、分布式光伏的啟動(dòng)，都為儲能開(kāi)啟了大量商機。

2013年底，全球共有40個(gè)風(fēng)電儲能項目(含運行、在建及規劃中項目)，裝機量約241兆瓦，2/3的項目分布在歐美國家。其中美國的風(fēng)電場(chǎng)儲能裝機規模占比最大，歐洲電池儲能技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)中的應用處于初級階段，中國逐漸開(kāi)始開(kāi)展風(fēng)電場(chǎng)儲能示范項目。鋰離子電池、先進(jìn)鉛酸電池、液流電池和鈉硫電池是風(fēng)電場(chǎng)儲能中應用最多的四種技術(shù)，在項目數量、裝機容量方面，份額都超過(guò)了80%。

分布式發(fā)電及微網(wǎng)日益成為能源領(lǐng)域的應用熱點(diǎn)之一，按照國家能源規劃，到2020年，分布式發(fā)電的裝機容量將達到2.1億千瓦，占全國總裝機的11%，而儲能將是分布式發(fā)電微網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。儲能在分布式發(fā)電及微網(wǎng)中主要起到穩定系統輸出、起到備用電源作用以及提高分布式發(fā)電系統調度靈活性。分布式發(fā)電及微網(wǎng)項目主要應用于社區、工業(yè)、商業(yè)、用戶(hù)、偏遠地區、軍用等領(lǐng)域。其中，社區類(lèi)的項目數量是最多的，占所有項目數量的50%，主要分布在美國和日本。其次是海島和偏遠地區類(lèi)儲能項目，分別占總項目數量的12%和9%，主要在中國和美國。

美國是開(kāi)展儲能調頻項目最多的國家，比較知名的項目有紐約州Stephentown20兆瓦儲能電站、AES紐約州8兆瓦儲能電站等。智利也開(kāi)展了一些調頻儲能項目，如AES公司在智利北部電網(wǎng)投用的三個(gè)儲能項目。中國也開(kāi)始進(jìn)行儲能調頻電站試點(diǎn)。2013年9月，中國第一個(gè)調頻儲能電站北京石景山熱電廠(chǎng)電池儲能項目正式投運。

北美、歐洲、亞太地區是儲能項目開(kāi)展較多的地區。美國擁有全球近一半的示范項目，2013年投運了幾個(gè)裝機規模較大的項目，如AES位于Dayton市的40兆瓦調頻項目、毛伊島10兆瓦風(fēng)電場(chǎng)項目等，使其全球裝機規模首次超越日本，位居第一。歐洲近幾年計劃大力推動(dòng)可再生能源發(fā)電，德國、英國、法國、西班牙等國相繼在2013年開(kāi)展了若干項目，涉及輸配、智能城市、海島微網(wǎng)等領(lǐng)域，特別是德國目前已有30兆瓦的項目獲得補貼。日本儲能項目裝機容量?jì)H次于美國，僅NGK公司的裝機量就超過(guò)了300兆瓦。

中國儲能項目近兩年發(fā)展較快，分別在可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)以及電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域部署了一些儲能項目。從應用上看，按裝機容量分，儲能在可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域的比例最高，占51%，電力輸配、分布式發(fā)電及微網(wǎng)以及輔助服務(wù)也是應用的重點(diǎn)領(lǐng)域，分別占比19%、8%及16%。伴隨著(zhù)中國的能源結構調整，儲能技術(shù)市場(chǎng)成為了一片“藍海”。中國風(fēng)能、太陽(yáng)能處處都有，但不是時(shí)時(shí)都有。瓶頸是儲能，儲能技術(shù)在其中起到了至為關(guān)鍵的作用。

從技術(shù)上看，截至2013年，鈉硫電池的裝機比例仍舊最高，約占45%，其次是鋰離子電池和鉛蓄電池，分別占32%和12%。全釩液流電池也開(kāi)始應用于風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電的調儲。

2013年，中國儲能項目累計裝機容量從2012年的47.7兆瓦上升至64.9兆瓦，增長(cháng)率為36%。

隨著(zhù)越來(lái)越多的示范項目在中國運行，預計到2020年，中國儲能市場(chǎng)規模將達到約136.97吉瓦(其中包含抽水蓄能、儲熱等技術(shù))，占2020年全國發(fā)電總裝機量1800吉瓦的7.6%。

可再生能源是今后能源結構調整的方向，但只有儲能問(wèn)題解決了，我們才可能真正邁進(jìn)可再生能源的時(shí)代。真正影響未來(lái)能源大格局的是儲能技術(shù)，儲能技術(shù)很可能就是下一個(gè)能源革命里面最重要的突破方向。

現在各種儲能電池技術(shù)層出不窮，美國前能源部長(cháng)諾貝爾獎獲得者朱棣文辭職后回到斯坦福大學(xué)研究加密鋰電池。鈉硫、鐵鉻、全釩、鋅空、鋁空等儲能電池層出不窮。儲能技術(shù)正出現爆發(fā)性增長(cháng)態(tài)勢。(本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》(綜合)2015年3期，作者系原國家能源局局長(cháng)、國家能源委專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì )主任)