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陈永翀:储能未来的技术发展路径

作者:陈永翀 来源:能源杂志 时间:2019-01-28 浏览:

:储能春天已来临,但产业蓬勃发展的夏季远未到来,技术上还有待颠覆性的创新和突破。预计在下一个十年,电化学储能技术将会有颠覆性发展。

 我虽然从事储能研究多年,但还是储能行业的新兵,因为直到去年中国的储能产业才算是真正地起步发展。无论是技术开发,还是产业应用,未来还有许多需要我学习和思考的地方。

2017年是中国储能元年,《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》的出台,标志着储能春天的来临。储能项目尤其是电池储能项目,在发电侧、电网侧、用户侧、微电网、通信储能、应急电源等领域,正如雨后春笋般地快速涌现,中国储能的春天已经到来。

“可再生能源+储能”是必然选择

回顾过去的十年,中国储能产业的起步发展与光伏、风力发电成本的快速下降以及新能源的快速发展密切相关。

2017年,中国的光伏和风力发电量占比已经达到8.0%,成为仅次于煤电(64.5%)和水电(18.6%)的第三大电力来源,其中光伏发电累计装机达到130GW,风力发电累计并网装机容量164GW。而在十年前,光伏和风电一共才有不到0.8%的占比量。在过去十年里,光伏发电和风力发电的度电成本也分别下降了90%和70%,已经快要接近平价上网的水平。

可再生能源发电的间隙性和易变性,以及渗透率的不断提高,对现有电网系统的正常运行和调度提出了严峻的挑战。近年来,为了尽可能利用更多的可再生能源和提高电网运行的可靠性和效率,各种储能技术研究及工程示范项目得以快速发展。

截止到2017年底,全球累计投运储能项目175.7GW,中国投运储能项目32.8GW,其中,绝大多数(>95%)都是抽水蓄能项目,但电化学储能已成为发展最快、最受关注的储能技术方向。尽管目前的储能成本还是偏高,但大家已经达成共识:“可再生能源+储能”是新能源发展的必然选择。

在过去的十年里,中国储能产业的起步发展离不开一大批储能行业人士的勤奋耕耘:通过技术进步降低储能成本,通过示范应用展现储能优势,发现问题并积累经验,通过行业协会和媒体的呼吁报道,推动了行业企业与政府部门的信息沟通与交流。通过各方面的努力,储能产业逐渐为大家熟悉和接受,并在最近开启了萌芽发展、遍地开花的局面。

“洁能+储能+智能”是能源互联网的发展方向,未来清洁能源和智慧能源的发展离不开储能的环节。

国家已经提出到2020年陆上风电在发电侧平价上网,光伏发电在用户侧平价上网的目标。另一方面,我国能源结构也面临三个突出问题亟待解决:华北东北地区的雾霾问题、东南局部地区的尖峰负荷电力短缺问题和西北地区的弃风弃光问题。

储能对于上述问题的解决都能够有所作为,在下一个十年储能将从起步阶段逐步过渡到快速发展阶段,具体表现有以下五点:

第一,以削峰填谷为主要目的的抽水蓄能电站将得到全面建设;

第二,电网侧电化学储能项目规模总量将有可能达到10~30GW;

第三,新能源发电侧将开展部分重点储能示范项目的建设;

第四,助力清洁能源供暖的储热项目在北方地区会有重要发展;

第五,与综合能源服务相结合的分布式储能项目将在东南地区得到快速发展。

在这里,我也呼吁国家相关部门应从我国能源结构的特点进行长远规划,在一次能源丰富地区引导发展高能耗低污染的制造产业和数据产业,从战略方向上尽量平衡各个地区的经济落差,这在某种程度上也会减轻储能产业发展面临的资源压力。

蓬勃发展的技术密钥

储能的春天已经来临,但产业蓬勃发展的夏季还远未到来。各类储能技术已经开展商业或示范应用,在应用中展现了储能的优势,也逐渐暴露了一些问题,尤其是电化学储能技术。距离“低成本、长寿命、高安全、易回收”的发展目标还有相当的差距,有待技术的颠覆性创新和突破。

现有储能用锂电池是由手机电池等微小型电池渐进式发展而来,除了将电池体积变大以外,还没有脱离小型电池粘接涂布薄膜电极结构的核心设计思路,这给大型储能用锂电池的一致性设计造成了根本性的难题。

另外,电池制造成本居高不下,使用存在安全隐患,电池报废后的回收处理也非常困难。因此,有必要彻底脱离原有小型电池的设计思路,开发颠覆性的大型储能电池结构技术,包括适用于容量型储能的超厚浆料电极技术和功率型储能的超高压结构技术,在此基础上创新开发低成本的制造技术、安全延寿的修复技术和绿色环保的回收技术,以满足不同储能应用场景的需求,支撑储能产业的创新突破发展。

因此,预计在下一个十年,电化学储能技术将会有颠覆性发展。已有电化学储能示范项目在实际工况下的安全问题和寿命问题也会逐渐显露,其中部分技术路线将被迫放弃,一些基于储能应用场景需求进行全新设计开发的电化学储能技术和综合储能技术将会得到示范推广和商业应用。

对于储能行业而言,哪些储能公司能在接下来的十年中脱颖而出呢?我认为以下四类公司值得关注:

技术可靠,具有国际化视野的储能产品或生产装备出口供应商;

技术路线独树一帜,在成本方面有明显竞争优势的储能产品供应商;

掌握核心应用技术,与保险公司合作提供储能租赁服务的储能运维服务商;

电网公司下属的储能系统公司。

政策制定方面,有必要借鉴我国光伏产业和新能源汽车产业的发展经验,以及同时期国际储能产业政策的制定情况,相对稳健地推进我国储能产业的发展。期待储能政策机制在电力体制改革的框架里面能够得到有远见的表达,并与地方能源结构特点结合,因地制宜,获得全面推动。

储能从促进可再生能源消纳到降低可再生能源利用成本,任重道远。

 

关键字:储能技术

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