編者按:“潔能+儲(chǔ)能+智能”是能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向,未來(lái)清潔能源和智慧能源的發(fā)展離不開(kāi)儲(chǔ)能的環(huán)節(jié)。各類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)開(kāi)展商業(yè)或示范應(yīng)用,在應(yīng)用中展現(xiàn)了儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì),也逐漸暴露了一些問(wèn)題,尤其是電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。距離“低成本、長(zhǎng)壽命、高安全、易回收”的發(fā)展目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)牟罹唷?/span>
儲(chǔ)能春天已來(lái)臨,但產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的夏季遠(yuǎn)未到來(lái),技術(shù)上還有待顛覆性的創(chuàng)新和突破。預(yù)計(jì)在下一個(gè)十年,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)將會(huì)有顛覆性發(fā)展。
我雖然從事儲(chǔ)能研究多年,但還是儲(chǔ)能行業(yè)的新兵,因?yàn)橹钡饺ツ曛袊?guó)的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)才算是真正地起步發(fā)展。無(wú)論是技術(shù)開(kāi)發(fā),還是產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,未來(lái)還有許多需要我學(xué)習(xí)和思考的地方。
2017年是中國(guó)儲(chǔ)能元年,《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》的出臺(tái),標(biāo)志著儲(chǔ)能春天的來(lái)臨。儲(chǔ)能項(xiàng)目尤其是電池儲(chǔ)能項(xiàng)目,在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶(hù)側(cè)、微電網(wǎng)、通信儲(chǔ)能、應(yīng)急電源等領(lǐng)域,正如雨后春筍般地快速涌現(xiàn),中國(guó)儲(chǔ)能的春天已經(jīng)到來(lái)。
“可再生能源+儲(chǔ)能”是必然選擇
回顧過(guò)去的十年,中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的起步發(fā)展與光伏、風(fēng)力發(fā)電成本的快速下降以及新能源的快速發(fā)展密切相關(guān)。
2017年,中國(guó)的光伏和風(fēng)力發(fā)電量占比已經(jīng)達(dá)到8.0%,成為僅次于煤電(64.5%)和水電(18.6%)的第三大電力來(lái)源,其中光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)到130GW,風(fēng)力發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量164GW。而在十年前,光伏和風(fēng)電一共才有不到0.8%的占比量。在過(guò)去十年里,光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的度電成本也分別下降了90%和70%,已經(jīng)快要接近平價(jià)上網(wǎng)的水平。
可再生能源發(fā)電的間隙性和易變性,以及滲透率的不斷提高,對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和調(diào)度提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來(lái),為了盡可能利用更多的可再生能源和提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和效率,各種儲(chǔ)能技術(shù)研究及工程示范項(xiàng)目得以快速發(fā)展。
截止到2017年底,全球累計(jì)投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目175.7GW,中國(guó)投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目32.8GW,其中,絕大多數(shù)(>95%)都是抽水蓄能項(xiàng)目,但電化學(xué)儲(chǔ)能已成為發(fā)展最快、最受關(guān)注的儲(chǔ)能技術(shù)方向。盡管目前的儲(chǔ)能成本還是偏高,但大家已經(jīng)達(dá)成共識(shí):“可再生能源+儲(chǔ)能”是新能源發(fā)展的必然選擇。
在過(guò)去的十年里,中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的起步發(fā)展離不開(kāi)一大批儲(chǔ)能行業(yè)人士的勤奮耕耘:通過(guò)技術(shù)進(jìn)步降低儲(chǔ)能成本,通過(guò)示范應(yīng)用展現(xiàn)儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并積累經(jīng)驗(yàn),通過(guò)行業(yè)協(xié)會(huì)和媒體的呼吁報(bào)道,推動(dòng)了行業(yè)企業(yè)與政府部門(mén)的信息溝通與交流。通過(guò)各方面的努力,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)逐漸為大家熟悉和接受,并在最近開(kāi)啟了萌芽發(fā)展、遍地開(kāi)花的局面。
“潔能+儲(chǔ)能+智能”是能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向,未來(lái)清潔能源和智慧能源的發(fā)展離不開(kāi)儲(chǔ)能的環(huán)節(jié)。
國(guó)家已經(jīng)提出到2020年陸上風(fēng)電在發(fā)電側(cè)平價(jià)上網(wǎng),光伏發(fā)電在用戶(hù)側(cè)平價(jià)上網(wǎng)的目標(biāo)。另一方面,我國(guó)能源結(jié)構(gòu)也面臨三個(gè)突出問(wèn)題亟待解決:華北東北地區(qū)的霧霾問(wèn)題、東南局部地區(qū)的尖峰負(fù)荷電力短缺問(wèn)題和西北地區(qū)的棄風(fēng)棄光問(wèn)題。
儲(chǔ)能對(duì)于上述問(wèn)題的解決都能夠有所作為,在下一個(gè)十年儲(chǔ)能將從起步階段逐步過(guò)渡到快速發(fā)展階段,具體表現(xiàn)有以下五點(diǎn):
第一,以削峰填谷為主要目的的抽水蓄能電站將得到全面建設(shè);
第二,電網(wǎng)側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)??偭繉⒂锌赡苓_(dá)到10~30GW;
第三,新能源發(fā)電側(cè)將開(kāi)展部分重點(diǎn)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目的建設(shè);
第四,助力清潔能源供暖的儲(chǔ)熱項(xiàng)目在北方地區(qū)會(huì)有重要發(fā)展;
第五,與綜合能源服務(wù)相結(jié)合的分布式儲(chǔ)能項(xiàng)目將在東南地區(qū)得到快速發(fā)展。
在這里,我也呼吁國(guó)家相關(guān)部門(mén)應(yīng)從我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,在一次能源豐富地區(qū)引導(dǎo)發(fā)展高能耗低污染的制造產(chǎn)業(yè)和數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè),從戰(zhàn)略方向上盡量平衡各個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)落差,這在某種程度上也會(huì)減輕儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的資源壓力。
蓬勃發(fā)展的技術(shù)密鑰
儲(chǔ)能的春天已經(jīng)來(lái)臨,但產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的夏季還遠(yuǎn)未到來(lái)。各類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)開(kāi)展商業(yè)或示范應(yīng)用,在應(yīng)用中展現(xiàn)了儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì),也逐漸暴露了一些問(wèn)題,尤其是電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。距離“低成本、長(zhǎng)壽命、高安全、易回收”的發(fā)展目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)牟罹啵写夹g(shù)的顛覆性創(chuàng)新和突破。
現(xiàn)有儲(chǔ)能用鋰電池是由手機(jī)電池等微小型電池漸進(jìn)式發(fā)展而來(lái),除了將電池體積變大以外,還沒(méi)有脫離小型電池粘接涂布薄膜電極結(jié)構(gòu)的核心設(shè)計(jì)思路,這給大型儲(chǔ)能用鋰電池的一致性設(shè)計(jì)造成了根本性的難題。
另外,電池制造成本居高不下,使用存在安全隱患,電池報(bào)廢后的回收處理也非常困難。因此,有必要徹底脫離原有小型電池的設(shè)計(jì)思路,開(kāi)發(fā)顛覆性的大型儲(chǔ)能電池結(jié)構(gòu)技術(shù),包括適用于容量型儲(chǔ)能的超厚漿料電極技術(shù)和功率型儲(chǔ)能的超高壓結(jié)構(gòu)技術(shù),在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新開(kāi)發(fā)低成本的制造技術(shù)、安全延壽的修復(fù)技術(shù)和綠色環(huán)保的回收技術(shù),以滿(mǎn)足不同儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的需求,支撐儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新突破發(fā)展。
因此,預(yù)計(jì)在下一個(gè)十年,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)將會(huì)有顛覆性發(fā)展。已有電化學(xué)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目在實(shí)際工況下的安全問(wèn)題和壽命問(wèn)題也會(huì)逐漸顯露,其中部分技術(shù)路線(xiàn)將被迫放棄,一些基于儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景需求進(jìn)行全新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)和綜合儲(chǔ)能技術(shù)將會(huì)得到示范推廣和商業(yè)應(yīng)用。
對(duì)于儲(chǔ)能行業(yè)而言,哪些儲(chǔ)能公司能在接下來(lái)的十年中脫穎而出呢?我認(rèn)為以下四類(lèi)公司值得關(guān)注:
技術(shù)可靠,具有國(guó)際化視野的儲(chǔ)能產(chǎn)品或生產(chǎn)裝備出口供應(yīng)商;
技術(shù)路線(xiàn)獨(dú)樹(shù)一幟,在成本方面有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的儲(chǔ)能產(chǎn)品供應(yīng)商;
掌握核心應(yīng)用技術(shù),與保險(xiǎn)公司合作提供儲(chǔ)能租賃服務(wù)的儲(chǔ)能運(yùn)維服務(wù)商;
電網(wǎng)公司下屬的儲(chǔ)能系統(tǒng)公司。
政策制定方面,有必要借鑒我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)和新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),以及同時(shí)期國(guó)際儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策的制定情況,相對(duì)穩(wěn)健地推進(jìn)我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。期待儲(chǔ)能政策機(jī)制在電力體制改革的框架里面能夠得到有遠(yuǎn)見(jiàn)的表達(dá),并與地方能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合,因地制宜,獲得全面推動(dòng)。
儲(chǔ)能從促進(jìn)可再生能源消納到降低可再生能源利用成本,任重道遠(yuǎn)。
原標(biāo)題:儲(chǔ)能未來(lái)的技術(shù)發(fā)展路徑是什么?