策劃：《太陽能發(fā)電》雜志編輯部
責任編輯：秋石　　

　 隨著國內(nèi)光伏發(fā)電的規(guī)�；瘧�用起步，以風能、太陽能為主的可再生能源大發(fā)展之勢已不可逆轉(zhuǎn)，但大規(guī)模的可再生能源電力利用，須以儲能、電網(wǎng)配套等為基礎(chǔ)。
　　所謂“兵馬未動，糧草先行”。儲能技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為左右新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

新能源促進儲能市場加快發(fā)展
作為解決大規(guī)模新能源電力并網(wǎng)難題的儲能及相關(guān)配套設備，保守估計在“十二五”期間可達到千億元市場規(guī)模
■ 文︱郝珍輝

　　據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技服務中心總工程師兼發(fā)展處處長尹凇介紹，除2015年光伏發(fā)電裝機容量達到1000萬千瓦、2020年達到5000萬千瓦外，水電2015年前要新增6300萬千瓦，并網(wǎng)風電裝機容量2015年末達到1億千瓦，另外還有2500萬千瓦的分布式風電和500萬千瓦海上風電。如此大規(guī)模新能源電力目標，作為解決其并網(wǎng)難題的儲能及相關(guān)配套設備，保守估計在“十二五”期間也可達到千億元的市場規(guī)模。
　　儲能的意義及必要性
　　儲能的意義已毋須贅言，新能源的開發(fā)利用在解決傳統(tǒng)能源日益枯竭、建設低碳清潔環(huán)境方面的作用也眾所周知。因此，基于解決風能、太陽能和海洋能等可再生能源發(fā)電明顯的不連續(xù)、不穩(wěn)定性以及電力波動大問題的儲能技術(shù)，在消除發(fā)電波動、改善電力質(zhì)量、平滑電力輸出方面都具有顯著的價值。
　　儲能是解決新能源發(fā)電并網(wǎng)難瓶頸最佳選擇。在當前技術(shù)條件下，如果新能源發(fā)電裝機占總裝機量的比例在合理范圍內(nèi)，依靠傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)以及增加水電等調(diào)峰手段基本可保證電網(wǎng)安全運行。但一旦超出這一范圍時，電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運行將面臨巨大挑戰(zhàn)，此時就需要可靠的儲能技術(shù)作支撐。通過儲能手段，新能源發(fā)電的隨機性、波動性問題得到有效解決，可以實現(xiàn)新能源電力的平滑輸出，能有效調(diào)節(jié)新能源發(fā)電引起的電網(wǎng)電壓、頻率及相位的變化，使大規(guī)模風電及太陽能發(fā)電易于并入常規(guī)電網(wǎng)。
　　大規(guī)模儲能還可提高能源利用效率，為國家節(jié)約巨額投資。為應對電網(wǎng)尖峰負荷，電力系統(tǒng)每年都要新增大量投資用于電網(wǎng)和電源后備容量建設，但利用率卻非常低。而同樣是為了應對尖峰負荷，若采用大規(guī)模儲能技術(shù)，不僅投資會成倍減少，而且由于儲能設施占地少、無排放，其節(jié)地、節(jié)能、減排的效果也是其它調(diào)峰措施無法比擬的。
　　系統(tǒng)經(jīng)濟性仍是關(guān)鍵
　　新能源發(fā)電技術(shù)已經(jīng)在我國有了廣泛的應用，且今后還將面臨井噴式發(fā)展。就近期而言，國家“十二五”規(guī)劃中對新能源的發(fā)展提到了前所未有的高度。作為支撐新能源發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)和動力，無論是光伏、風電并網(wǎng)，還是新能源汽車或智能電網(wǎng)建設，儲能都是不可或缺的配套設施。由此，儲能已成為三大新興產(chǎn)業(yè)共同的發(fā)展瓶頸。但我們不得不承認，無論是市場、技術(shù)還是政策，儲能產(chǎn)業(yè)距離成熟仍還有不小的差距。
　　“事實上，雖然國內(nèi)關(guān)注并投身儲能行業(yè)的企業(yè)眾多，但多數(shù)都處于蓄勢待發(fā)的階段，因為儲能在我國甚至在全球都還處于產(chǎn)業(yè)初期，經(jīng)過商業(yè)化驗證的技術(shù)不多。儲能技術(shù)是一個多學科交叉的復雜體系，研發(fā)難度較大。另外，由于大多數(shù)儲能技術(shù)都還不具備經(jīng)濟可行性，也阻礙著其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展�！鼻迦A大學教授王保國如是認為。不過他同時也表示，“儲能的廣闊前景已經(jīng)初露端倪，將來會有很大發(fā)展”。
　　據(jù)了解，目前國內(nèi)還沒有一個儲能的商業(yè)化項目，示范工程也沒有幾個。究其原因，技術(shù)不成熟和成本偏高還是主要障礙。盡管目前越來越多的企業(yè)在各自的儲能系統(tǒng)基礎(chǔ)上不斷研發(fā)，在降低成本方面取得了一些階段性成績，但在今后很長一段時期內(nèi)，通過技術(shù)創(chuàng)新促使成本下降仍將是各大儲能技術(shù)努力的方向，這也是任何儲能技術(shù)規(guī)�；�利用的必然途徑。
　　目前，儲能技術(shù)正朝著大容量、高轉(zhuǎn)換率的方向發(fā)展，這為同時擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和規(guī)�；�低成本生產(chǎn)優(yōu)勢的企業(yè)提供了難得的領(lǐng)先機遇。國家能源局新能源與可再生能源司副司長史立山曾就儲能技術(shù)發(fā)表看法。他認為，儲能技術(shù)應有所選擇，不要盲目發(fā)展，當前的重要任務還是要降低成本。沒有一個合理的成本優(yōu)勢，再好的技術(shù)在應用方面都會受到制約。
　　亟待政策跟進
　　任何技術(shù)的市場化初期，都必然離不開相關(guān)配套政策的支持。不然，那些技術(shù)可能只能是“鏡中花，水中月”。儲能技術(shù)目前就正面臨著這樣的窘境，一邊是規(guī)模可能達到千億的市場需求，一邊是滯后的產(chǎn)業(yè)政策和標準。據(jù)有關(guān)專家透漏，國內(nèi)市場僅有的4個示范性儲能項目也并非個個順利。因為沒有政策激勵，電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)和新能源企業(yè)，誰都不愿意充當為儲能成本買單的“冤大頭”。
　　由于儲能涉及到發(fā)電的各個環(huán)節(jié)，發(fā)、輸、配、用4個環(huán)節(jié)都要用到儲能技術(shù)，可以說多方受益，但到底應該誰來為儲能買單？至今都沒有明確的政策規(guī)定。
　　上海神力科技有限公司戰(zhàn)略部發(fā)展經(jīng)理張若谷對本刊記者算了一筆賬，“假如我是一家風電企業(yè)，現(xiàn)在我50%的風電都上不了網(wǎng)，也就是說棄風率達到了50%，但現(xiàn)在通過儲能技術(shù)能夠保證我的風電正常運行，而不是白白浪費掉，你說該誰買單？”其言下之意，是誰從中受益大誰來付這筆帳。
　　中科院大連化學物理研究所潔凈能源國家實驗室儲能電池與技術(shù)研究部部長張華民對本刊記者說，“其實我國的釩液流電池技術(shù)在全世界都可稱之為一流的，希望國家像重視鋰電池產(chǎn)業(yè)一樣重視釩電池，出臺激勵政策。”張華民作為研究大規(guī)模儲能電池的元老，早在2004年就曾上書中央辦公廳和國務院辦公廳，建議重視儲能技術(shù)。最近，他又入選國際電器工業(yè)協(xié)會（IEC）TC105液流電池標準戰(zhàn)略研究專家組（該戰(zhàn)略專家組由中國、美國、德國三名專家組成），全面參與國際液流儲能電池標準的制定，并已向戰(zhàn)略研究專家組提交了液流儲能電池標準指南建議書修改稿。同時，受歐洲標準化組織CEN&CENELEC的邀請，張華民將參與歐洲液流儲能電池協(xié)議的制定工作。
　　眾多業(yè)內(nèi)專家呼吁，應該將儲能的戰(zhàn)略地位提高到重視新能源應用的高度，盡快出臺相關(guān)政策和補貼機制。國務院發(fā)展研究中心研究員張永偉曾表示，在儲能產(chǎn)業(yè)的定位上，應該上升到產(chǎn)業(yè)層面甚至是國家戰(zhàn)略層面，儲能產(chǎn)業(yè)正處在技術(shù)突破向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段，如果政策滯后，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路就會更困難。
　　而據(jù)由全國工商聯(lián)新能源動力與儲能委員會組織專家編寫的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書（2011）》指出：“從國外經(jīng)驗看，政策對于儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。我國應該在世界儲能產(chǎn)業(yè)格局尚未形成之時，結(jié)合自身優(yōu)勢迎頭趕上�！�
　　讓業(yè)界看到希望的是，儲能的政策春天或即將來臨。今年三月份發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》第十一章第三節(jié)“加強能源輸送通道建設”中明確指出：適應大規(guī)�？鐓^(qū)輸電和新能源發(fā)電并網(wǎng)的要求，加快現(xiàn)代電網(wǎng)體系建設，進一步擴大西電東送規(guī)模，完善區(qū)域主干電網(wǎng)，發(fā)展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術(shù)，依托信息、控制和儲能等先進技術(shù)，推進智能電網(wǎng)建設，切實加強城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設與改造，增強電網(wǎng)優(yōu)化配置電力能力和供電可靠性。這是“儲能”二字在國家政策性綱領(lǐng)性文件中首次出現(xiàn)。
 

技術(shù)路線仍百家爭鳴
目前仍沒有一種儲能技術(shù)能脫穎而出，各種技術(shù)路線也仍有待規(guī)�；�試驗和時間檢驗
■ 文︱郝珍輝

　　儲能對新能源規(guī)模應用的作用毋庸置疑。然而，業(yè)界圍繞儲能技術(shù)路線的爭議就從未停止過，各技術(shù)流派看起來也各有優(yōu)勢，讓欲進軍儲能產(chǎn)業(yè)的企業(yè)霧里看花，不敢輕易投資。
　　目前，在全世界范圍內(nèi)主流的電力儲能技術(shù)主要有物理儲能、化學儲能和電磁儲能技術(shù)。其中物理儲能技術(shù)包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等；化學儲能包括鉛酸電池、鎳系電池、鋰系電池、液流電池、鈉硫電池等；電磁儲能包括超導儲能、超級電容器儲能等。
　　從實踐來看，化學儲能電池的應用要多于物理儲能，大到電站，小到家用電池，都能看到化學電池的蹤影。但就大規(guī)模儲能應用來說，抽水儲能技術(shù)則穩(wěn)居“霸主”地位，其技術(shù)成熟度相對較高，優(yōu)點是規(guī)模大、壽命長、運行費用低，但因其有特殊的地理條件限制而不能推而廣之。其次是鈉硫電池，鈉硫電池技術(shù)具有效率高、能量密度高的優(yōu)點，代表企業(yè)當屬日本的NGK，其已經(jīng)有200多兆瓦的商用銷售。再次是釩電池，也已經(jīng)在世界各地有了相關(guān)的項目示范經(jīng)驗。同時，飛輪儲能、水平電池、壓縮空氣儲能、鋅溴電池、鋅空氣電池、鋰空氣電池、鈉氯電池、鐵液流電池等多種儲能技術(shù)也呈現(xiàn)百家爭鳴之勢，但多數(shù)都仍處于實驗室技術(shù)研發(fā)或小試階段。
　　化學儲能電池大行其道
　　在日前北京舉行的一個可再生能源發(fā)電與儲能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，本刊記者發(fā)現(xiàn)參會者幾乎清一色全都來自化學儲能電池企業(yè)。
　　“化學儲能電池應用面很廣，像太陽能、風能發(fā)電，電力系統(tǒng)的削峰填谷，電動汽車，UPS不間斷電源等都要用到，因此前景發(fā)展更好。”一位參會儲能企業(yè)人士這樣告訴記者。
　　由于該論壇的主題是解決儲能在電力系統(tǒng)中的應用難題，議題涉及大規(guī)模、分布式、以及小規(guī)模電力系統(tǒng)的儲能問題，因此參會企業(yè)以化學儲能系統(tǒng)生產(chǎn)商為主，難免讓人以為化學儲能已經(jīng)成為電力儲能的主力軍。
　　一位與會的儲能專家向《太陽能發(fā)電》雜志記者解釋到，儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)能否得到大規(guī)模應用和推廣，首先應該考慮基于該技術(shù)的儲能系統(tǒng)的造價成本、運行維護成本、運行中的安全和可靠性，以及規(guī)模能力等因素，此外還要考慮儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率、系統(tǒng)壽命、動態(tài)性能和冗余調(diào)節(jié)能力等多方面因素。“基于多種因素考慮，化學電池儲能是目前適用于電力系統(tǒng)儲能的主要方式之一。”他表示。
　　據(jù)悉，作為國家“金太陽”項目重點工程、國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)首批試點項目之一的全球首個集合風、光、儲、輸一體化的大型綜合示范項目——河北承德國家風光儲輸示范工程，除50萬千瓦風力發(fā)電、10萬千瓦太陽能光伏發(fā)電規(guī)劃之外，其余的11萬千瓦全部都是采用化學儲能方式，并由全釩液流電池供應商普能公司提供規(guī)模為8兆瓦時的全釩液流電池系統(tǒng)。
　據(jù)普能公司銷售總監(jiān)薛松介紹，全釩液流電池的優(yōu)勢首先在于安全性，無起火或爆炸的危險；正負極采用同一種電解質(zhì)；且電解液可循環(huán)利用，環(huán)境危害��；電池容量準確可測量，是準確測量和控制的電池；深度充放電不影響電池壽命等等。日本北海道一個已經(jīng)運行的釩電池項目，3年間已經(jīng)充放電27萬次。
　　薛松表示，國家風光儲輸示范工程是國家級的重大示范項目，是目前全世界規(guī)模最大的風光儲輸示范項目，普能為這個項目提供了2MWX4小時的液流電池儲能系統(tǒng)。這個工程將被用來研究各種儲能在新能源接入電網(wǎng)及電網(wǎng)輔助服務方面的多重作用�！　�

　　本刊記者在論壇現(xiàn)場也遇到幾位鉛酸蓄電池企業(yè)的代表。作為Xtreme Power公司的供應商，豪德千網(wǎng)水平電池（包頭）有限公司的葉敏華向記者介紹，“Xtreme Power 公司在儲能的研發(fā)領(lǐng)域已有20 年經(jīng)驗，在大規(guī)模風電并網(wǎng)及微網(wǎng)儲能方面都有許多案例，其中包括Duke Nortrees 的36 兆瓦全球最大的風電并網(wǎng)儲能項目。”在葉敏華看來，與其他鉛酸電池相比，水平鉛酸電池能量比高，大電流放電性能強，可以快速充電，15分鐘就可以充滿電池量的80%，而且其低溫性能和耐振動性能好，使用壽命也有顯著提高。面對鉛酸電池廣為人詬的環(huán)保問題，葉敏華顯得有些激動，“這都是不完整的工藝造成的，一些小企業(yè)不按照國家規(guī)范生產(chǎn)，而是偷排偷放，實際上現(xiàn)在有專門的處理回收系統(tǒng)，鉛酸電池里面85%以上的材料都可回收再利用�！�
　　化學儲能電池除了釩液流電池和鉛酸電池外，鋰電池儲能的興起也不可小覷。在這方面，比亞迪是當之無愧的龍頭老大，以電池技術(shù)起家的比亞迪集團，其鋰電池應用廣泛，包括日常家電用品、新能源汽車等方面，近來開始涉及儲能電站，先是與中國電科院合建1MW儲能電站，后又作為第一中標人在南方電網(wǎng)3MW×4h電池儲能電站采購項目中成功勝出。
　　而據(jù)河南環(huán)宇集團副總裁董林福博士介紹，該公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢亦很明顯，不僅具有超長的壽命，且使用安全，還具有耐高溫、大容量和綠色環(huán)保等優(yōu)點，其功率是同體積下鉛酸電池的8倍�！安贿^，現(xiàn)在欠缺的是能夠催生產(chǎn)品商業(yè)化的市場和政策�！倍�博士如是說。
　　物理儲能依然堅挺
　　物理儲能方式主要有抽水儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。
　　作為目前技術(shù)最成熟的大規(guī)模大容量儲能方式，抽水儲能在全球都有應用，早在上世紀六七十年代，日本、美國、西歐等國家就已進入抽水儲能電站建設的高峰期。截至2008年，美國和西歐經(jīng)濟發(fā)達國家抽水儲能機組容量占世界抽水儲能電站總裝機容量55%以上，亞洲在這方面也不遜色，中國、韓國和泰國3個國家在建抽水儲能電站為17.53GW，加上日本達到了24.65GW。
　　抽水儲能在我國應用的典型例子有，與大亞灣核電站配套的廣州抽水蓄能電站、江蘇宜興抽水蓄能電站、百萬千瓦級的清遠抽水蓄能電站、在建的三峽抽水儲能電站等。不過，眾多業(yè)內(nèi)人士都認為，抽水儲能因受地理條件限制，大范圍推廣較為困難。
　　作為全球知名的氣體供應商，美國空氣化工產(chǎn)品公司是液化空氣儲能技術(shù)的堅定擁躉。據(jù)空氣化工產(chǎn)品（中國）投資有限公司亞洲國際技術(shù)合作部總監(jiān)高小平博士介紹，從規(guī)模效益上講，壓縮空氣儲能僅次于抽水儲能，單機規(guī)模可達到百兆瓦級別，而且壽命長，通過維護可以達到40～50年，接近抽水蓄能的50年，并且安全性也較高，不像化學電池那樣明顯要受到高溫高壓的限制。
　　據(jù)專家介紹，壓縮空氣儲能主要通過峰谷電價獲利，目前在我國應用極少，不過在國外有些應用，比如美國和德國。
　　近來，另一物理儲能技術(shù)正得到不少企業(yè)青睞，這就是依靠磁懸浮和永磁技術(shù)的飛輪儲能。據(jù)悉，國內(nèi)光伏巨頭英利集團已經(jīng)選定了飛輪儲能作為其進軍儲能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)方向。目前在飛輪儲能技術(shù)方面國內(nèi)與國際先進技術(shù)之間至少有10年以上的差距。英利集團董事長苗連生表示，英利已歷時三年對磁懸浮飛輪儲能技術(shù)投入研發(fā)，目前已攻克了磁懸浮支撐技術(shù)、飛輪系統(tǒng)控制技術(shù)、高速高效永磁機技術(shù)等五項關(guān)鍵技術(shù)，在一些技術(shù)上已經(jīng)超過了歐美，且國產(chǎn)化率達到了80%，所有生產(chǎn)設備全部自主定制，沒有購買進口設備。據(jù)英利相關(guān)人士介紹，國內(nèi)首臺1千瓦時儲能飛輪樣機日前已在英利集團順利下線。
　　技術(shù)路線多元并行
　　綜合而言，目前仍沒有一種儲能技術(shù)最終能脫穎而出，各種技術(shù)路線也仍有待規(guī)�；�試驗和實踐檢驗�？v觀全球儲能行業(yè)，儲能技術(shù)可謂遍地開花，技術(shù)路徑也各有差異。而在國內(nèi)，也呈現(xiàn)出多方鼎立的局面，鋰電池、釩液流電池、飛輪儲能、鉛酸電池、鋅溴電池、鉛碳電池等，也仍是百花齊放、百家爭鳴。之所以出現(xiàn)這種局面，在中科院大連化學物理研究所潔凈能源國家實驗室儲能電池與技術(shù)研究部部長張華民看來，一方面很多公司都是從自有關(guān)聯(lián)技術(shù)優(yōu)勢出發(fā)選擇儲能技術(shù)路線，另一方面儲能的應用領(lǐng)域很廣，也不可能由一種技術(shù)主導所有市場。
　　他解釋說，“比如像發(fā)、輸、配、用4個環(huán)節(jié)都能用到儲能技術(shù)，但對儲能技術(shù)的要求卻有差異，能用到釩電池的地方，鋰電池不一定合適，因此多種儲能技術(shù)是互補的”。他認為，技術(shù)多元化必然會在儲能產(chǎn)業(yè)化前期出現(xiàn)。而且，因為“在‘十二五’將大力發(fā)展的七大新型產(chǎn)業(yè)中有四大產(chǎn)業(yè)都要用到儲能技術(shù)，其市場前景將會非常廣闊�！�
　　清華大學教授王保國對這種看法表示認同，他對本刊記者說，“儲能技術(shù)路徑很多，但不存在絕對爭議問題，各有應用領(lǐng)域，大規(guī)模的儲能電站還是要靠物理儲能來完成；目前化學儲能停留在千瓦級別的項目上，但是幾兆瓦到幾十兆瓦是將來方向；鑒于大容量、高效率的特點，液流電池將會有更廣泛的應用”。他提醒觀望中的企業(yè)，“還是要根據(jù)國家的政策方向和市場需求來選擇投資方向。同時，電池生產(chǎn)廠商要根據(jù)自己電池的產(chǎn)品特質(zhì)來選擇不同的市場”。