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2011年我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)規(guī);瘧(yīng)用情況分析
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http://shiquanmuye.com 發(fā)稿日期:2011-3-30
- 【搜索關(guān)鍵詞】:電力研究報(bào)告 投資策略 電力市場(chǎng)分析 發(fā)展前景 競(jìng)爭(zhēng)調(diào)研 趨勢(shì)預(yù)測(cè)
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2011-2015年中國(guó)鉛鋅行業(yè)投資分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè) 本研究咨詢報(bào)告主要依據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家商務(wù)部、中國(guó)鉛鋅協(xié)會(huì)、中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)、國(guó)2011-2015年中國(guó)鎳業(yè)行業(yè)熱點(diǎn)聚焦分析及投資前景 本研究咨詢報(bào)告主要依據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、國(guó)家商務(wù)部、國(guó)家海關(guān)總署、全球金屬統(tǒng)計(jì)局(WBMS)、中國(guó)2011-2015年中國(guó)煤炭工業(yè)節(jié)能減排情況熱點(diǎn)聚焦分 本研究咨詢報(bào)告主要依據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、國(guó)家海關(guān)總署、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心、國(guó)家環(huán)境保護(hù)2011-2015年中國(guó)煤氣化行業(yè)投資戰(zhàn)略分析與發(fā)展前 【出版日期】 2011年3月 【報(bào)告頁(yè)碼】 350頁(yè) 【圖表數(shù)量】 150個(gè) 【印我國(guó)風(fēng)、光資源富集區(qū)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)無(wú)法全部消納,需大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送至負(fù)荷地,而我國(guó)用電結(jié)構(gòu)已經(jīng)并將繼續(xù)發(fā)生根本性的變化,電網(wǎng)峰谷差日益增大,也使電網(wǎng)面臨的調(diào)峰壓力日趨嚴(yán)峻。發(fā)展新能源和緩解調(diào)峰壓力迫切需要大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用。
為此,國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景進(jìn)行了深入調(diào)研,并將調(diào)研結(jié)果總結(jié)匯編成《儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及規(guī);瘧(yīng)用研究》報(bào)告。今年初,該報(bào)告榮獲國(guó)家能源局軟科學(xué)評(píng)比一等獎(jiǎng)。根據(jù)《研究》,目前抽水蓄能是最成熟和應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能技術(shù),化學(xué)儲(chǔ)能是發(fā)展最快和最具發(fā)展前景的儲(chǔ)能技術(shù)。
我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)規(guī);瘧(yīng)用面臨的主要制約因素
目前制約我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)規(guī);瘧(yīng)用的因素是技術(shù)仍不成熟、成本偏高、價(jià)格機(jī)制和激勵(lì)政策不到位。
儲(chǔ)能的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵材料還有待突破,在規(guī);瘧(yīng)用中還需進(jìn)一步解決穩(wěn)定、可靠、耐久性問題。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)在全球還處在發(fā)展初期,還沒有形成主導(dǎo)性的技術(shù)路線。我國(guó)國(guó)內(nèi)已形成多種技術(shù)路線競(jìng)爭(zhēng)性并存的格局,但都缺乏應(yīng)用實(shí)踐,能很快交付產(chǎn)品的公司并不多。一些影響儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用的重大技術(shù)瓶頸還有待破解。在關(guān)鍵材料生產(chǎn)、鋰資源的提純等方面我國(guó)與國(guó)外還有較大差距;從單體電池到大規(guī)模應(yīng)用帶來的穩(wěn)定性、可靠性和耐久性等問題也有待進(jìn)一步驗(yàn)證;大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制技術(shù)仍需不斷提高。目前儲(chǔ)能技術(shù)正處在一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期,一方面大量技術(shù)急需應(yīng)用檢驗(yàn),另一方面應(yīng)用側(cè)在選擇應(yīng)用不同技術(shù)路線時(shí)又倍感困惑,這對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的不斷創(chuàng)新提出了更高要求。
成本居高不下也嚴(yán)重影響了儲(chǔ)能技術(shù)的推廣,導(dǎo)致電池成本高的原因除技術(shù)因素外,生產(chǎn)規(guī)模小、關(guān)鍵材料和核心部件的國(guó)產(chǎn)化程度低、系統(tǒng)控制成本較大等也是重要原因。
儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析表明,在現(xiàn)有電價(jià)機(jī)制和政策環(huán)境下,單就儲(chǔ)能技術(shù)的成本來講還不能滿足商業(yè)化應(yīng)用。以改善風(fēng)電電能質(zhì)量為例,配套的儲(chǔ)能設(shè)施單位千瓦投資成本幾乎接近、甚至超出了風(fēng)電的單位千瓦投資成本,必將大大增加風(fēng)電場(chǎng)的總投資成本。而在能量管理領(lǐng)域,即使采用峰谷電價(jià)政策,單位千瓦時(shí)儲(chǔ)能成本也不具備經(jīng)濟(jì)性。
大規(guī)模儲(chǔ)能電池成本較高的原因是多方面的。一是由于尚未進(jìn)行規(guī);a(chǎn)和應(yīng)用使得企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下,但成本較高反過來也制約了規(guī)模化應(yīng)用和生產(chǎn);二是由于我國(guó)對(duì)材料的重視程度不夠,基礎(chǔ)比較薄弱,高性能材料比較落后,儲(chǔ)能設(shè)施的關(guān)鍵材料和核心部件往往需要進(jìn)口,造成成本居高不下;三是從單體到大規(guī)模應(yīng)用,由于控制管理復(fù)雜、需要容量大量超配等原因,顯著增加了控制成本。以美國(guó)加州鉛酸電池示范項(xiàng)目為例,盡管鉛酸電池單價(jià)低,但由于控制成本的上升,使系統(tǒng)實(shí)際的單位成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單個(gè)鉛酸電池的單位成本。
由于成本較高,要在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的商業(yè)化運(yùn)用,必須要有相應(yīng)的政策支持。如初期政府可以提供相應(yīng)補(bǔ)貼,或在電價(jià)上有保證其投資回報(bào)的機(jī)制。同時(shí),隨著技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用規(guī)模的逐步擴(kuò)大,儲(chǔ)能成本會(huì)進(jìn)一步下降。
價(jià)格機(jī)制主要是我國(guó)峰谷電價(jià)實(shí)施范圍不大、價(jià)差偏小,也缺乏針對(duì)儲(chǔ)能設(shè)施的儲(chǔ)能價(jià)格機(jī)制,儲(chǔ)能發(fā)展缺乏合理的投資回報(bào)機(jī)制。
目前我國(guó)電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電端、用戶端等各方越來越認(rèn)識(shí)到儲(chǔ)能技術(shù)的獨(dú)特作用,以及發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)品的迫切性,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)引起諸多投資者的關(guān)注。但是由于目前我國(guó)在“儲(chǔ)能電價(jià)”和“峰谷電價(jià)”方面的政策缺失和不到位,導(dǎo)致國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)還缺乏相應(yīng)的投資回報(bào)機(jī)制。
價(jià)格政策和回報(bào)機(jī)制的缺失使得國(guó)內(nèi)眾多的儲(chǔ)能技術(shù)和設(shè)備企業(yè)面對(duì)國(guó)內(nèi)龐大的潛在市場(chǎng)卻非常無(wú)奈,從而制約了儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移和規(guī);l(fā)展。
激勵(lì)政策主要是我國(guó)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)投入較少,示范應(yīng)用更是滯后,缺乏相應(yīng)的資金支持和激勵(lì)措施。
盡管近年來我國(guó)在大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)成果和人才上有相當(dāng)?shù)姆e累,并且在液流釩電池和鋰離子電池等儲(chǔ)能技術(shù)上處于世界領(lǐng)先地位,甚至相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品已在國(guó)外市場(chǎng)得到認(rèn)可,但至今政府對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用研發(fā)投入也非常少,更談不上對(duì)應(yīng)用的財(cái)政補(bǔ)貼。
相比之下,美日等發(fā)達(dá)國(guó)家支持大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的力度之大卻前所未有。例如,美國(guó)政府已將大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)定位為支撐新能源發(fā)展的戰(zhàn)略性技術(shù);同時(shí),根據(jù)2009年通過的《儲(chǔ)能法案》,美國(guó)對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能投資將提供20%的投資稅收抵扣,對(duì)家庭、工廠、商業(yè)中心的分布式可再生能源應(yīng)用中的儲(chǔ)能部分也提供20%的投資抵扣;加州還對(duì)符合技術(shù)要求、與風(fēng)電或燃料電池配套建設(shè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)提供2美元/瓦的額外補(bǔ)貼。日本政府除直接支持前期研發(fā)外,近年扶持了大量示范性項(xiàng)目,以鼓勵(lì)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的推廣應(yīng)用。
我國(guó)國(guó)家有關(guān)支持新能源發(fā)展的政策中還沒有體現(xiàn)出對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的支持,特別是在政府研發(fā)投入、示范推廣方面。而儲(chǔ)能作為新興產(chǎn)業(yè),在其起步階段國(guó)家的資金支持和優(yōu)惠政策激勵(lì)無(wú)疑是至關(guān)重要的。
目前抽水蓄能技術(shù)最適合我國(guó)
從技術(shù)角度看,抽水蓄能、壓縮空氣、液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池和鉛酸電池可能應(yīng)用于能量管理。抽水蓄能盡管應(yīng)用的局限性比較大,但仍是目前最具應(yīng)用性的儲(chǔ)能技術(shù),是能量?jī)?chǔ)能的首選技術(shù)。液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池和鉛酸電池隨著技術(shù)發(fā)展將有巨大的規(guī);瘧(yīng)用前景。壓縮空氣儲(chǔ)能規(guī);瘧(yīng)用前景則并不樂觀。
隨著關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵材料的不斷突破,化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)性能將不斷提高,成本可能大幅度下降,將具備規(guī);瘧(yīng)用條件。液流電池是目前最適合發(fā)展的用于能量管理的化學(xué)電池;鈉硫電池也具備發(fā)展條件,但由于技術(shù)長(zhǎng)期被日本NGK公司壟斷,可能限制規(guī);瘧(yīng)用;鋰離子電池價(jià)格在迅速下降,循環(huán)壽命和安全性不斷提高,預(yù)期應(yīng)用的速度和規(guī)模會(huì)加速;如果鉛酸電池深度放電循環(huán)壽命能顯著提高,在大規(guī)模應(yīng)用方面將具有成本優(yōu)勢(shì)。
在提高電能質(zhì)量領(lǐng)域,超級(jí)電容、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能、飛輪以及化學(xué)電池均具有一定的適用性,在國(guó)際上已有數(shù)個(gè)示范應(yīng)用項(xiàng)目。
從經(jīng)濟(jì)性來看,抽水蓄能具有很好的經(jīng)濟(jì)性,明顯優(yōu)于化學(xué)儲(chǔ)能,是最具商業(yè)化應(yīng)用條件的儲(chǔ)能技術(shù)。目前具有應(yīng)用前景的上述四種化學(xué)儲(chǔ)能大規(guī)模應(yīng)用還不經(jīng)濟(jì),若推動(dòng)化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用,在實(shí)施峰谷電價(jià)政策的同時(shí),還必須通過政策補(bǔ)貼或者允許儲(chǔ)能設(shè)備獲得一定的輔助服務(wù)收入。但隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī);瘧(yīng)用,化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備有望快速下降,逐步達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行性。
在液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池和鉛酸電池中,液流電池和鋰電池最有前景。液流電池國(guó)產(chǎn)化可以大大降低成本;鋰電池近年來成本下降迅速,國(guó)內(nèi)成本下降更快。鉛酸電池必須突破循環(huán)壽命瓶頸,此外還需在轉(zhuǎn)換效率和規(guī)模化運(yùn)行方面有所提高,一旦這些技術(shù)獲得突破,其低廉價(jià)格將具有顯著的競(jìng)爭(zhēng)力。鈉硫電池由于技術(shù)壟斷,其成本結(jié)構(gòu)和未來走勢(shì)難以判斷,但也有可能隨著其它電池價(jià)格下降,而降低報(bào)價(jià)。
在電能質(zhì)量應(yīng)用領(lǐng)域,鋰離子電池(國(guó)內(nèi)價(jià)格)具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),液流電池優(yōu)勢(shì)在于能量管理應(yīng)用,鈉硫電池成本下降較緩慢,鉛酸電池在循環(huán)壽命和效率方面仍有待提高。
超級(jí)電容、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能、飛輪等技術(shù)初始投資偏高,盡管由于循環(huán)壽命長(zhǎng),靜態(tài)分析單次循環(huán)成本低,但按照凈現(xiàn)值法分析成本仍偏高。
鎳鎘電池由于具有記憶性格,壽命短,經(jīng)濟(jì)性相對(duì)要差。
從儲(chǔ)能的技術(shù)層面和經(jīng)濟(jì)層面,并結(jié)合我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀綜合評(píng)估,我國(guó)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)具有廣泛的發(fā)展前景。建議在具備適用條件的地方首先采用抽水蓄能,并優(yōu)先支持發(fā)展液流電池和鋰電池,積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和應(yīng)用示范項(xiàng)目的開展,引導(dǎo)鉛酸企業(yè)加大對(duì)規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)力度,密切跟蹤鈉硫電池的開發(fā),加強(qiáng)對(duì)超級(jí)電容、飛輪和超導(dǎo)磁儲(chǔ)能等其它技術(shù)的研發(fā)。
我國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展可選的商業(yè)模式和技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
專家認(rèn)為,在發(fā)展機(jī)制和產(chǎn)業(yè)政策配套完善的條件下,儲(chǔ)能技術(shù)可能存在電力供給側(cè)、用戶側(cè)、第三方運(yùn)營(yíng)商、電網(wǎng)和應(yīng)急備用等多種商業(yè)模式。
在實(shí)施峰谷上網(wǎng)電價(jià)和實(shí)行嚴(yán)格的電網(wǎng)接入規(guī)范的條件下,風(fēng)、光發(fā)電應(yīng)用儲(chǔ)能設(shè)備可以提高電能質(zhì)量,并獲得套利收入;在實(shí)施用戶側(cè)峰谷電價(jià)、電網(wǎng)允許反向輸電并積極配合的條件下,用戶應(yīng)用儲(chǔ)能設(shè)備將降低能源成本;在實(shí)施峰谷電價(jià)、允許向電網(wǎng)售電或直供電并按售電價(jià)結(jié)算的條件下,獨(dú)立第三方運(yùn)營(yíng)商可應(yīng)用儲(chǔ)能設(shè)備自主經(jīng)營(yíng)或?qū)ν庾赓U來獲利;電網(wǎng)公司應(yīng)用儲(chǔ)能設(shè)備可以保障系統(tǒng)安全、降低電網(wǎng)投資成本以及利用峰谷差價(jià)套利;重要部門機(jī)構(gòu)、公共設(shè)施等應(yīng)用儲(chǔ)能設(shè)備可提高突發(fā)事件應(yīng)急能力。
總之,大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用使電力有可能像其它產(chǎn)品一樣,具有市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中商品的一般特性,也使儲(chǔ)能可以借鑒一切其它成熟的倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)模式來選擇自己的商業(yè)模式。
大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,能夠使間歇的、隨機(jī)的、低密度的清潔能源發(fā)電得以廣泛的和有效的利用,促進(jìn)我國(guó)新能源的大規(guī)模應(yīng)用。
儲(chǔ)能技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用能夠有效實(shí)現(xiàn) “削峰填谷”,減少電力系統(tǒng)投資,提高突發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力,保證電力系統(tǒng)安全。我國(guó)發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)還有望形成一個(gè)具有國(guó)際領(lǐng)先地位的新興產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。因此,政府應(yīng)當(dāng)加緊安排多個(gè)儲(chǔ)能應(yīng)用示范項(xiàng)目,早期的示范項(xiàng)目可先與風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電相結(jié)合,探索風(fēng)光儲(chǔ)一體化模式;促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,盡快降低大規(guī)模應(yīng)用的成本,在重點(diǎn)扶持液流電池、鋰離子電池等關(guān)鍵技術(shù)的同時(shí),也應(yīng)注意鼓勵(lì)和支持其他儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展,加快關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)化和儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī);瘧(yīng)用以降低系統(tǒng)成本;實(shí)施峰谷電價(jià)或儲(chǔ)能電價(jià)政策,盡量為電網(wǎng)削峰填谷和吸引儲(chǔ)能投資創(chuàng)造更大空間;規(guī)范新能源發(fā)電技術(shù)要求與并網(wǎng)管理,盡快出臺(tái)有關(guān)新能源并網(wǎng)的強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),建立并網(wǎng)認(rèn)證和檢測(cè)制度,實(shí)施新能源發(fā)電出力短期預(yù)測(cè)報(bào)告制度,完善全額收購(gòu)政策,并應(yīng)配套制定相應(yīng)的儲(chǔ)能發(fā)展規(guī)劃,支持新能源大規(guī)模發(fā)展。
發(fā)展新能源和推動(dòng)節(jié)能環(huán)保亟需發(fā)展大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)
傳統(tǒng)能源的日益匱乏和環(huán)境日趨惡化,極大地促進(jìn)了新能源的發(fā)展,新能源發(fā)電的規(guī)模也快速攀升。但風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電自身所固有的隨機(jī)性、間歇性特征,決定了其規(guī);l(fā)展必然會(huì)對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來顯著影響。
如果新能源發(fā)電裝機(jī)占裝機(jī)總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、燃?xì)鈾C(jī)組等手段基本可以保證電網(wǎng)安全;但如果超出這一范圍時(shí),電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運(yùn)行將面臨巨大挑戰(zhàn),需要有先進(jìn)的儲(chǔ)能技術(shù)作支撐。儲(chǔ)能技術(shù)在很大程度上可以解決新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性問題,可以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出,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(fēng)電及太陽(yáng)能發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。
中國(guó)新能源大發(fā)展在即,對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)有更急迫的現(xiàn)實(shí)需求。我國(guó)可再生能源資源所在地多遠(yuǎn)離負(fù)荷地,不得不實(shí)施風(fēng)電、光電的“大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送”,這更進(jìn)一步加大了電網(wǎng)運(yùn)行和控制的風(fēng)險(xiǎn)。隨著國(guó)內(nèi)新能源發(fā)電規(guī)模的快速擴(kuò)大,電網(wǎng)與新能源的矛盾越來越突出,對(duì)儲(chǔ)能的需求更為迫切。
儲(chǔ)能技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的規(guī);l(fā)展,能夠使間歇的、隨機(jī)的、低密度的可再生清潔能源得以廣泛的、有效的利用,并使之成為經(jīng)濟(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的能源。因此,可以說儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和規(guī)模化應(yīng)用,將是促進(jìn)可再生能源從人類社會(huì)中的補(bǔ)充能源,逐步成為替代能源,一直到主導(dǎo)能源的重要?jiǎng)恿εc技術(shù)支撐。
大規(guī)模儲(chǔ)能還可提高能源利用效率,為國(guó)家節(jié)約巨額投資。為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)尖峰負(fù)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(shè),但利用率卻非常低。以上海為例,2004至2006年間,為解決全市每年只有183小時(shí)左右的尖峰負(fù)荷,電網(wǎng)需要大量投資,而為此形成的輸配電能力的年平均利用率不到2%。而同樣是為了應(yīng)對(duì)尖峰負(fù)荷,若采用大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù),不僅投資會(huì)成倍減少,而且由于儲(chǔ)能設(shè)施占地少、無(wú)排放,其節(jié)地、節(jié)能、減排的效果是其它調(diào)峰措施無(wú)法比擬的。
全球大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)呈多元化發(fā)展格局
全球電力儲(chǔ)能技術(shù)主要有物理儲(chǔ)能 (如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)、化學(xué)儲(chǔ)能(如鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級(jí)電容器等)和電磁儲(chǔ)能(如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等)三大類。物理儲(chǔ)能中最成熟也是世界應(yīng)用最普遍的是抽水蓄能,主要用于電力系統(tǒng)的削峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等。其能量轉(zhuǎn)換效率在70%~75%左右。目前世界范圍內(nèi)抽水蓄能電站總裝機(jī)容量9000萬(wàn)千瓦,約占全球發(fā)電裝機(jī)容量的3%。壓縮空氣技術(shù)早在1978年就實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用,但由于受地形、地質(zhì)條件制約,沒有大規(guī)模推廣。飛輪蓄能的特點(diǎn)是壽命長(zhǎng)、無(wú)污染,但能量密度較低,一直是作為蓄電池系統(tǒng)的補(bǔ)充。電磁儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)在仍很昂貴,還沒有商業(yè)化。
目前技術(shù)進(jìn)步最快的是化學(xué)儲(chǔ)能,其中鈉硫、液流及鋰離子電池技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面取得重大突破,產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件日趨成熟。鈉硫電池的充電效率已可達(dá)到80%,能量密度是鉛酸蓄電池的3倍,循環(huán)壽命更長(zhǎng)。日本在此項(xiàng)技術(shù)上處于國(guó)際領(lǐng)先地位,2004年日本在本國(guó)Hitachi自動(dòng)化工廠安裝了當(dāng)時(shí)世界上最大的鈉硫電池系統(tǒng),容量是9.6兆瓦/57.6兆瓦時(shí),截止2007年底,日本NGK公司已有超過100座鈉硫電池儲(chǔ)能站在全球運(yùn)行中,電池量已超過100兆瓦。目前被認(rèn)為最適合于發(fā)展的大規(guī)模儲(chǔ)能的化學(xué)電池是液流釩電池,它的基礎(chǔ)材料是資源豐富的釩,該電池具有能量效率高、蓄電容量大、能夠100%深度放電、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),全球已有超過20個(gè)大型全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(電站)在運(yùn)行。鋰離子電池的基礎(chǔ)材料是鋰,已開始在電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,近年來由于磷酸亞鐵鋰、納米磷酸鐵鋰等新材料的開發(fā)與應(yīng)用,大大改善了鋰離子電池的安全性能和循環(huán)壽命,大規(guī)模鋰電池儲(chǔ)能電站正逐漸興起。超級(jí)電容器歷經(jīng)三代及數(shù)十年的發(fā)展,已經(jīng)形成可商業(yè)化的系列產(chǎn)品,在用于短時(shí)間、大功率的負(fù)載平滑和高峰值功率、低容量的場(chǎng)合,越來越多的發(fā)揮著提升電能質(zhì)量的有效的作用,目前基于活性碳雙層電極與鋰離子插入式電極的第四代超級(jí)電容器正在開發(fā)中。
目前世界上支持力度最大和產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化走在前面的國(guó)家是美國(guó)和日本。日本自二十世紀(jì)90年代以來,投入大量資金進(jìn)行大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的研究和開發(fā),包括對(duì)全釩液流電池技術(shù)和鈉硫電池技術(shù)的支持。尤其是對(duì)鈉硫電池不僅在前期研發(fā)上給予無(wú)償資金支持,扶持大量示范性項(xiàng)目,還在其投入商業(yè)化運(yùn)作后,繼續(xù)進(jìn)行補(bǔ)貼。
其鈉硫電池應(yīng)用技術(shù)居于世界壟斷地位。美國(guó)政府在金融危機(jī)之后,已將大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)定位為振興經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)能源新政的重要支撐性技術(shù)。根據(jù)《美國(guó)復(fù)蘇與再投資法案》,美國(guó)政府在2009年上半年已撥款20億美元用于支持包括大規(guī)模儲(chǔ)能在內(nèi)的電池技術(shù)研發(fā)。在美國(guó)能源部制定的關(guān)于智能電網(wǎng)資助計(jì)劃中,安排的儲(chǔ)能技術(shù)項(xiàng)目超過了其他所有項(xiàng)目,達(dá)到了19個(gè),資金支持力度為最大。2009年8月5日,奧巴馬總統(tǒng)宣布總投資達(dá)24億美元的支持儲(chǔ)能電池和電動(dòng)汽車的發(fā)展計(jì)劃,涵蓋了從材料、電池、電驅(qū)動(dòng)部件到整車及充電站等48個(gè)項(xiàng)目,計(jì)劃的實(shí)施將帶動(dòng)電動(dòng)車進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。
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