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    化学储能产业的发展

    作者:张静 出版时间:2014年11月
    摘要:

    全球范围内,电力公司、高科技公司、政府和电力用户都已开始关注储能技术的潜力。然而,储能产业在技术、市场、政策等方面均处在高度变化的过程中,这增加了产业未来发展的不确定性,要实现储能的大规模应用还面临诸多艰巨的任务和挑战。本文结合中国电力系统对储能的需求,介绍了目前化学储能的市场规模、相关储能技术的市场成熟度与发展路线,盘点了国内外相关的储能支持政策,并对其未来发展前景进行了展望。

    Abstract:

    On a global scale,utilities,high-tech companies,the government and customers have begun to pay much attention to the potential of chemical energy storage technology. However,there are still many uncertainties in technology development,market and policy. Therefore,the industry faces lots of difficulties and challenges to achieve a large-scale application. Combined with China’s demand for energy storage power system,this article introduces the market size of chemical energy storage technology,market maturity and the road map. Also,the article will analyze domestic and abroad policies,and forecast the future development of energy storage under the support.

    一 储能产业发展概述

    中国在经历高速经济发展的同时,也付出了沉重的环境代价。加快能源结构调整,增加清洁能源供应已经被提升到国家战略层面。储能作为可再生能源大规模应用的支撑技术和关键推手,在发电、输配电及用电等领域有着广阔的应用前景。

    (一)储能是推动大规模可再生能源发电并网的关键技术

    2012年1月发布的可再生能源发展目标将极大地促进可再生能源发电的发展。其中,风电到2015年的发展目标为100GW,2020年为200GW;太阳能光伏发电到2020年将超过50GW。这些可再生能源大规模接入电网后,输配电系统将面临巨大考验。储能则是实现高比例可再生能源并网的支撑技术,可以增加电网柔性,提高电网可靠性、稳定性,改善电能质量,预防大规模停电。

    (二)分布式发电及微网建设对储能技术的需求日趋增加

    分布式发电及微网可再生能源发电领域是目前的热门应用,是提高风电、光伏发电消纳能力的一个重要手段,也是中国解决无电人口用电问题、实现建筑节能的重要手段。在配电端,为配合中小型分布式电源的开放接入和电力需求侧互动管理的需求,较多采用微网结构,可实现潮流的双向控制,提高供电可靠性和终端能源利用效率,并形成多网合一的能源信息综合服务体系。储能是实现微网和离网的关键技术,因此,实现电网智能化、清洁化离不开储能技术。

    (三)减少火力发电、降低碳排放同样需要储能技术的支持

    中国政府承诺在2020年实现40%~45%的单位GDP碳排放降低。作为发展中国家,实现碳排放强度下降目标需要付出艰苦卓绝的努力,这意味着中国要加强对节能、提高能效、洁净煤、可再生能源、先进核能、碳捕集利用与封存等低碳和零碳技术的研发及产业化投入,加快建设以低碳为特征的工业、建筑和交通体系。在上述的多个领域中,储能都有一定的作用。

    目前储能技术的发展处于多种技术并存的阶段,各种技术的优势和劣势都很明显,视应用场景不同、技术选型不同,仍有一些技术瓶颈有待突破;储能系统的应用主要为示范应用,尚未形成成熟的商业模式。总体来讲,储能在技术、产业应用和政策方面都还存在一些问题。

    在技术方面:关键材料、制造工艺和能量转化效率是各种技术面临的共同挑战,在规模化应用中还需进一步解决稳定、可靠、耐久性问题。另外,现阶段是多种技术共存时期,每种技术都有优点和缺陷,还没有形成主导性的技术路线。

    在产业应用方面:产业链发展还不完善。在上中游,关键技术和材料还依赖进口,下游市场基本缺失。并且,目前储能示范项目数量不多、规模小,应用场景非常局限。这也导致了储能在电力系统的大规模应用推广遇到较大阻力。另外,由于国内储能技术研发和专利申请以科研院所带动为主,缺乏企业参与,使得科研成果转化、技术转移与产学研一体化程度十分有限。

    在国家政策方面:缺乏一个直接规划和管理储能的职能部门,来有效监督、管理储能项目的配套规划和执行情况、运营状况、审查项目资金的使用情况等。缺乏储能产业发展的中长期规划以及包括电价、设备投资和示范项目在内的各项激励政策。同时,在储能领域还存在标准体系建设不完善、人才匮乏等问题。

    虽然面临一些问题,但作为可再生能源大规模利用的核心技术、可再生能源分布式发电及微网快速发展的关键支撑、节能减排的推动力量,储能的规模化应用势在必行。

    二 化学储能产业市场规模

    全球储能产业在2008年之后一直保持较快增长,据CNESA项目库不完全统计,全球储能项目在电力系统的累计装机总量(起始时间为2000年)已经从2008年的不足100MW发展到2013年底的736MW(不包含抽水蓄能、压缩空气储能及储热技术),如图1所示。

    图1 全球储能项目累计装机规模(2000~2013年)

    从技术分类上看,钠硫电池的装机比重最大,为45%,锂离子电池位居第二,占29%,第三位是铅蓄电池(参见表1)。从应用分类上看,储能技术较多应用于风电场/集中式光伏电站,其次是输配侧和发电侧(参见图2)。从地域分布上看,无论是项目数量还是装机规模,美国和日本的份额都较大。

    表1 全球化学储能技术累计装机份额(2011~2013年)

    图2 全球储能项目重要应用领域(2000~2013年)

    中国储能产业的应用规模约占全球的7%(不包含抽水蓄能、压缩空气储能及储热技术),截至2013年底,累计安