儲能的當(dāng)務(wù)之急是技術(shù)突破

最近業(yè)內(nèi)和媒體都在宣揚(yáng)儲能行業(yè)要大發(fā)展。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，2015年電力體制改革政策頻出，行業(yè)已強(qiáng)烈地感覺到電改對儲能產(chǎn)業(yè)明確的推動信號，電改對儲能產(chǎn)業(yè)起到了有力驅(qū)動作用。隨著電改的進(jìn)一步落實(shí)，相關(guān)政策的到位，整個電力市場化程度不斷增加，儲能行業(yè)在電力系統(tǒng)中的價值將會更好得到發(fā)展，儲能行業(yè)健康持續(xù)、商業(yè)化發(fā)展的大時代也就不遠(yuǎn)了。有的專家更把儲能提高到戰(zhàn)略上來論述：“儲能是戰(zhàn)略性的關(guān)鍵課題，實(shí)際上貫穿了整個能源產(chǎn)業(yè)鏈，無論從發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)，還是生態(tài)城、低碳城市建設(shè)都離不開儲能行業(yè)的發(fā)展。”這些說法都有道理，但并不完全，因為解決可再生能源和新能源發(fā)電存在的隨機(jī)性和間歇性，除了儲能之外，還有許多別的辦法，現(xiàn)在的問題在于儲能技術(shù)沒有突破，儲能的經(jīng)濟(jì)性不如人意。這是因為全球能源挑戰(zhàn)中，有一條必須考慮的是：“如何保證可負(fù)擔(dān)、穩(wěn)定并且可惠及所有的能源供應(yīng)。”

“據(jù)美國能源部全球能源數(shù)據(jù)庫近期統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球儲能項目裝機(jī)規(guī)模167.24吉瓦，其中抽水蓄能161.23吉瓦，儲熱3.056吉瓦，其他機(jī)械儲能1.57吉瓦，電化學(xué)儲能1.38吉瓦，儲氫0.01吉瓦。在這些儲能項目中占比最大、單站容量最大的都是抽水蓄能，抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模占全球儲能裝機(jī)的86%。”

抽水蓄能是一種傳統(tǒng)的電源形式，是為以化石能源發(fā)電為主的電網(wǎng)解決削峰、填谷和調(diào)頻調(diào)峰服務(wù)的儲能裝置。抽水蓄能早在風(fēng)電、太陽能發(fā)電之前就已經(jīng)有大規(guī)模的發(fā)展。從之前的統(tǒng)計數(shù)字看，除去抽水蓄能的新式儲能項目，其裝機(jī)容量全球總計才不過6吉瓦，與全球可再生能源和新能源發(fā)電裝機(jī)容量相比規(guī)模實(shí)在太小。其原因就在于儲能技術(shù)不成熟、經(jīng)濟(jì)性較差。儲能當(dāng)前的任務(wù)不是在于發(fā)展，而在于儲能技術(shù)的突破。

我們需要儲能，我們迫切需要儲能。但是目前還沒有出現(xiàn)突破性的技術(shù)，還不能促使儲能裝機(jī)容量大發(fā)展。我們不知何時才能掌握突破性儲能技術(shù)，但我們相信儲能革命一定會來到，儲能裝機(jī)容量一定會有大的發(fā)展，電力一定會被大規(guī)模、可利用、可接受地儲存起來。為什么說儲能需要技術(shù)突破?陳衛(wèi)東說：“電力儲存現(xiàn)在還沒有出現(xiàn)突破性技術(shù)，雖然出現(xiàn)了很多化學(xué)儲能的方式，但我不認(rèn)為現(xiàn)在看到的這些技術(shù)將會是未來的主流路線，將來一定會出現(xiàn)帶領(lǐng)儲能突破的技術(shù)，就象存儲芯片帶來的智能手機(jī)革命。”(陳衛(wèi)東：提速需“三駕馬車”，能源思考2016年08月)。如果我們同意陳衛(wèi)東的判斷，儲能就要等待技術(shù)突破，我們現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)把力量放在儲能技術(shù)突破上。

解決可再生能源和新能源電源的隨機(jī)性、間歇性問題，儲能是辦法之一，另外還有火電互補(bǔ)、可再生能源發(fā)電和新能源電源互補(bǔ)，以及柔性負(fù)荷(即需求響應(yīng))等。

火電互補(bǔ)

所謂火電互補(bǔ)，在發(fā)達(dá)國家是氣電互補(bǔ)。因為燃?xì)怆姀S靈活調(diào)節(jié)性能好，發(fā)達(dá)國家所謂火電，大多是燃?xì)怆姀S。我國情況有所不同，我國火電以煤電為主，按照“十三五”電力規(guī)劃，到2020年煤電裝機(jī)為11億千瓦，天然氣發(fā)電裝機(jī)僅為1.1億千瓦，煤電和氣電比為10：1。氣電裝機(jī)數(shù)量少，并且氣電中能用于與新能源電源互補(bǔ)的容量更少。“十三五”天然氣發(fā)電規(guī)劃中，“十三五”期間新增天然氣發(fā)電裝機(jī)容量5000萬千瓦，調(diào)峰電站新增裝機(jī)容量僅為500萬千瓦，也就是說到2020年整個天然氣發(fā)電中調(diào)峰容量僅約1000萬千瓦左右，只占整個火電(煤電+氣電)裝機(jī)容量1%還不到，可見能與可再生能源電力和新能源電力互補(bǔ)的主要仍是煤電。

與化學(xué)儲能和壓縮空氣儲能相比，煤電投資約為儲能裝機(jī)的十分之一，煤電壽命約為儲能的十倍。煤電的投資低、壽命長、成本低，可以在大多數(shù)條件下與風(fēng)電、太陽能發(fā)電互補(bǔ)，而儲能則必須依靠補(bǔ)貼投資及運(yùn)行費(fèi)用，這是煤電作為可再生能源與新能源電力互補(bǔ)的最大優(yōu)勢。煤電用于互補(bǔ)，最大的缺點(diǎn)是要排放污染物和二氧化碳。從“十二五”期間開始，我國煤電實(shí)行超低排放，排放的污染物大大減少，在“十三五”規(guī)劃期間，還準(zhǔn)備對煤電實(shí)行超低排放改造4.2億千瓦，能進(jìn)一步減少燃煤電廠污染物的排放。從中國的能源供需平衡上來看，煤電將在一定時間里存在，在儲能技術(shù)尚未突破的情況下，煤電用于可再生能源、新能源發(fā)電的互補(bǔ)還是必要的、可行的。

煤炭用于可再生能源發(fā)電(主要是水電)和新能源電力的互補(bǔ)，與煤電利用率(煤電發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù))有很大關(guān)系，我國水電站多數(shù)調(diào)節(jié)性能較差，水電站豐水期大發(fā)，枯水期少發(fā)，需要煤電配合，水電大發(fā)時煤電少發(fā)，水電少發(fā)時煤電要大發(fā)，煤電與水電互補(bǔ)時與煤電長年承擔(dān)基本負(fù)荷相比，利用率(即發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù))會下降。同樣煤炭與風(fēng)電、太陽光伏能發(fā)電互補(bǔ)時，也會降低發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)。

目前在測算煤電產(chǎn)能過剩時，往往拿火電利用小時數(shù)來推算火電過剩裝機(jī)容量，這顯然是不合理的，火電利用小時數(shù)降低有多少屬于互補(bǔ)，又有多少屬于過剩是很難區(qū)分的，所以從火電利用小時數(shù)降低的數(shù)字很難計算出火電過剩裝機(jī)容量。“十三五”規(guī)劃應(yīng)當(dāng)是一個供需平衡的規(guī)劃，到2020年火電設(shè)備平均利用小時數(shù)為3800~4400小時，火電設(shè)備在五年內(nèi)降低269~569小時，說明火電作為可再生能源和新能源發(fā)電的互補(bǔ)容量，火電設(shè)備利用小時數(shù)還會繼續(xù)下降。

可再生能源發(fā)電和新能源電源之間的互補(bǔ)

所謂可再生能源發(fā)電與新能源電源之間的互補(bǔ)，是指水電與風(fēng)電、光伏發(fā)電的互補(bǔ)，光熱發(fā)電與風(fēng)電、光伏發(fā)電間的互補(bǔ)，以及生物質(zhì)發(fā)電與風(fēng)電、光伏發(fā)電間互補(bǔ)。這三種類型的互補(bǔ)中，由于光熱發(fā)電才剛剛開始建設(shè)，“十三五”規(guī)劃中到2020年光熱電站僅為500萬千瓦;生物質(zhì)能發(fā)電站的容量在“十三五”規(guī)劃中到2020年為1520萬千瓦，即使全部利用，作用也不大。因此，應(yīng)促進(jìn)太陽能熱發(fā)電和生物質(zhì)能發(fā)電的發(fā)展速度。以水電互補(bǔ)，關(guān)鍵要看水電站的調(diào)節(jié)性能，無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)水電站不具備互補(bǔ)條件;調(diào)節(jié)性能差的水電站可能豐年能互補(bǔ)，枯年不能互補(bǔ);互補(bǔ)條件好的水電站擁有多年調(diào)節(jié)水庫，可惜我國具備多年調(diào)節(jié)的水電站不多?？傮w來看，我國可再生能源發(fā)電和新能源發(fā)電之間的互補(bǔ)條件并不好。

柔性負(fù)荷(即需求響應(yīng))

在有電的100多年時間里，電力系統(tǒng)主要依靠供給側(cè)(包括發(fā)電、輸電和配電)實(shí)時跟蹤用戶負(fù)荷的變動，而需求側(cè)基本不參與電力供需平衡。這種供電方式，電力供應(yīng)側(cè)的供電能力除了滿足需求側(cè)最大負(fù)荷需要外，還要額外增加備用容量，有很多時間發(fā)電能力要放空，造成很大損失。20世紀(jì)70年代美國發(fā)現(xiàn)需求側(cè)節(jié)省1個千瓦，比供應(yīng)側(cè)增加1千瓦的供電能力要便宜得多，于是提出了需求側(cè)管理(DSM)，隨著情況的變化，電力需求側(cè)管理逐漸向需求響應(yīng)(DR)發(fā)展。最著名的例子是美國加州2000年發(fā)生電力危機(jī)時，缺電嚴(yán)重，電價飛漲，加州采取了需求響應(yīng)策略，誰能降低20%的電力需求，就給他的電價降低20%，一舉解決了缺電問題。在大力發(fā)展可再生能源發(fā)電和新能源電力時，如果仍然采用供應(yīng)側(cè)實(shí)時跟蹤用戶負(fù)荷的變動，由于風(fēng)電、光伏發(fā)電的間歇性和隨機(jī)性，除了供應(yīng)側(cè)放空容量和電量外，還要為風(fēng)電、光伏發(fā)電提供輔助電源。所以最好的辦法是讓需求側(cè)的電力負(fù)荷來適應(yīng)風(fēng)電、光伏發(fā)電的形態(tài)，需求側(cè)提供消耗水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電的柔性負(fù)荷。即水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電時，電力用戶用電，水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電不能發(fā)電時，用戶就不用電。這樣做就不會造成供應(yīng)側(cè)放空容量和電量，也不會造成棄水、棄風(fēng)和棄光。最好的例子就是我國“三北”地區(qū)利用風(fēng)電、光伏發(fā)電的富裕電能就地搞供熱。我們可以把這個經(jīng)驗推廣到有過剩產(chǎn)能的耗電工業(yè)上去，這樣做一方面把耗電工業(yè)的過剩產(chǎn)能利用起來，另一方面可以解決棄水、棄風(fēng)和棄光。

現(xiàn)在利用柔性負(fù)荷來消納可再生能源發(fā)電和新能源電力有兩個有利條件，一是耗電工業(yè)有過剩產(chǎn)能;二是正在建設(shè)的智能電網(wǎng)。

在實(shí)際工作中，大家最關(guān)注的是電網(wǎng)建設(shè)，“三北”地區(qū)的風(fēng)電、光伏發(fā)電當(dāng)?shù)叵{不掉，就希望大電網(wǎng)消納。其實(shí)輸變電設(shè)備并不具備消納條件，輸變電可以把可再生能源電力和新能源電力輸送到有消納能力的地方，消納還是要靠火電的靈活電源，可再生能源電力和新能源電力的互補(bǔ)和柔性負(fù)荷。

在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)里，為防止高峰負(fù)荷時拉閘限電，在電力規(guī)劃中，要做調(diào)峰能力的供需平衡;現(xiàn)在為防止棄水、棄風(fēng)、棄光，要做靈活電源規(guī)劃，以滿足火電、風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電調(diào)節(jié)的需要，只有這樣才能保證不棄水、不棄風(fēng)、不棄光。“十三五”規(guī)劃中靈活電源的規(guī)模是否能滿足需要?大力壓減煤電，是否會造成風(fēng)電、光伏發(fā)電的輔助靈活電源不足?

2016年12月5日格力集團(tuán)董明珠，聯(lián)手萬達(dá)集團(tuán)王健林等向珠海銀隆集團(tuán)(一個生產(chǎn)新能源車和儲能技術(shù)公司)投資30億元。他們看好儲能。他們說：“15年前世界范圍內(nèi)的建筑行業(yè)就在研討儲能的事情，到現(xiàn)在還沒有真正能夠商業(yè)化的技術(shù)，所以我們在這一點(diǎn)上看到了前景。有人總結(jié)，第一次世界洗牌源于工業(yè)革命，第二次世界洗牌源于互聯(lián)網(wǎng)革命，那么已經(jīng)到來的能源革命，會是第三次世界洗牌的契機(jī)?？萍及l(fā)展到今天，機(jī)器解決了勞動，互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通世界。但是，我們使用的能源，一直沒有突破性的進(jìn)展。”煤炭、石油等高耗能資源依然是主要的能源來源，但是隨著世界氣候變暖和環(huán)境需求，新能源和儲能的技術(shù)瓶頸已經(jīng)制約了人類的發(fā)展?，F(xiàn)在世界聚焦能源技術(shù)，率先突破能源壁壘，實(shí)現(xiàn)新能源、儲能商業(yè)化，必將引起新的技術(shù)革命。