儲(chǔ)能技術(shù)廣義上來(lái)說(shuō)可以分為儲(chǔ)熱與儲(chǔ)電,狹義上則是指通過(guò)一定的物理或化學(xué)手段將電能儲(chǔ)存起來(lái),并在需要時(shí)釋放電能。隨著人類(lèi)對(duì)能源需求的逐漸增加,傳統(tǒng)能源在儲(chǔ)量、環(huán)境污染、能源效率以及成本等方面的約束日益突顯。尋求能源替代,對(duì)新能源進(jìn)行研究和利用已經(jīng)成為全世界的共同主題,也是未來(lái)不可逆的能源發(fā)展趨勢(shì)。
目前尋找新能源的主要路徑是將風(fēng)能、太陽(yáng)能逐漸納入到電力系統(tǒng)中。與傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電相比,以風(fēng)能太陽(yáng)能為基礎(chǔ)的可再生能源發(fā)電依賴(lài)于自然條件,具有波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn),大規(guī)模納入會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)很大的沖擊。有專(zhuān)家認(rèn)為,對(duì)于風(fēng)力發(fā)電,如果裝機(jī)比重在系統(tǒng)比例10%以下,傳統(tǒng)技術(shù)可以基本保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定;當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)比例超過(guò)20%,就需要儲(chǔ)能手段來(lái)減少波動(dòng)性與間歇性,避免對(duì)電網(wǎng)造成難以承受的沖擊。因此,儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展是可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)的必須條件。
對(duì)于分布式可再生能源(風(fēng)電太陽(yáng)能)來(lái)說(shuō),儲(chǔ)能技術(shù)更為重要。分布式能源主要指建在用戶(hù)端的能源供應(yīng)方式,可獨(dú)立運(yùn)行或并網(wǎng)運(yùn)行,按照用戶(hù)多種能源需求,采用需求應(yīng)對(duì)式設(shè)計(jì)的新型能源系統(tǒng)。這是可以將資源和環(huán)境效益最大化的分散式供能系統(tǒng)。由于可以降低輸送環(huán)節(jié)的損耗,因此可以提高能源利用效率。但是,同樣由于風(fēng)電太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性,儲(chǔ)能手段也是分布式可再生能源大規(guī)模發(fā)展的必要條件之一。有人認(rèn)為,至2050年人類(lèi)的太陽(yáng)能利用可以占總能源供應(yīng)的50%。如果沒(méi)有經(jīng)濟(jì)可行的儲(chǔ)能技術(shù),這個(gè)美好愿景難以想象。因此可以說(shuō),儲(chǔ)能技術(shù)可以真正的改變?nèi)祟?lèi)的能源供應(yīng)。
能源安全也是中國(guó)能源發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)。中國(guó)目前石油進(jìn)口依存度已經(jīng)超過(guò)60%,而且未來(lái)還將繼續(xù)上升,石油價(jià)格的大幅度波動(dòng),除了影響整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,還會(huì)影響能源行業(yè)的健康發(fā)展。因此政府需要提前布局石油替代,降低對(duì)其他國(guó)家的能源依賴(lài),減少?lài)?guó)際油價(jià)波動(dòng)對(duì)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的影響?;旌蟿?dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)被認(rèn)為是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的主要方向,已經(jīng)成為世界汽車(chē)強(qiáng)國(guó)和主要汽車(chē)制造商發(fā)展重點(diǎn),而儲(chǔ)能技術(shù)是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要約束。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),電動(dòng)汽車(chē)除了減少城市環(huán)境污染,電動(dòng)車(chē)的普及可以替代石油,減少石油對(duì)外依存。
近年來(lái)電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步迅速,作為石油替代的可能性也越來(lái)越明顯。SONY公司在1992年研制出鋰電池后,該技術(shù)在材料和制造工藝上有了很大發(fā)展,在發(fā)電系統(tǒng)及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。2014年世界儲(chǔ)能技術(shù)新增裝機(jī)中,鋰離子電池占比達(dá)到了71%。目前鋰電池技術(shù)仍無(wú)法滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的普及要求。首先,因?yàn)殡姵剡^(guò)大,一般電動(dòng)汽車(chē)的重量都超過(guò)了體積相當(dāng)?shù)钠推?chē),但是續(xù)航能力卻只有汽油汽車(chē)的一半。其次,在充電方面鋰離子電池也無(wú)法滿(mǎn)足消費(fèi)需求,據(jù)估計(jì),電動(dòng)車(chē)想要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,電池密度至少達(dá)到250Wh/kg,但目前電動(dòng)汽車(chē)鋰電池密度普遍不足100Wh/kg。最后是鋰電池目前成本過(guò)高,可以占到電動(dòng)車(chē)成本的一半,直接導(dǎo)致了電動(dòng)車(chē)在價(jià)格上難與傳統(tǒng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)。
今年4月特斯拉推出了Powerwall家用儲(chǔ)能電池,引起了業(yè)界的廣泛注意。Powerwall可以將電費(fèi)低廉時(shí)儲(chǔ)存的電能在電費(fèi)高昂時(shí)釋放,或是與可再生能源(太陽(yáng)能風(fēng)電)配套使用,其經(jīng)濟(jì)性是能否大規(guī)模推廣的最重要標(biāo)準(zhǔn)。此次推出的Powerwall有7kwh和10kwh兩種容量,售價(jià)分別為3000美元和3500美元,且均有充電次數(shù)限制。由于Powerwall主要著眼于產(chǎn)品與太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)配套使用,因而除電池外,用戶(hù)還要購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能面板、逆變器等,整個(gè)系統(tǒng)成本據(jù)說(shuō)在2萬(wàn)美元以上。由于太陽(yáng)能用戶(hù)可以將剩余電量出售給電網(wǎng),因此削弱了Powerwall的經(jīng)濟(jì)性。目前美國(guó)安裝儲(chǔ)能電池總價(jià)約為1.28億美元,多數(shù)集中在事業(yè)機(jī)構(gòu),家庭安裝僅為1%。有機(jī)構(gòu)分析,特斯拉需要將銷(xiāo)售價(jià)格下調(diào)75%左右。特斯拉正與松下合作建造大型的電池工廠(chǎng),有望在不久的未來(lái)使成本降低約30%。如果油價(jià)持續(xù)低迷,Powerwall的成本的確需要有更多的下降空間。
一直以來(lái),世界各國(guó)都很重視大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的研發(fā)與運(yùn)用。目前美國(guó)已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目為95個(gè),裝機(jī)規(guī)模超過(guò)357MW。日本裝機(jī)規(guī)模約為310MW,列第二位。2014年美國(guó)的新增裝機(jī)規(guī)模為34.4MW,中國(guó)和歐洲分列二、三位,裝機(jī)規(guī)模分別為31MW和27.7MW。大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的只有鈉硫電池和液流電池。比如,鈉硫電池有較高的儲(chǔ)能密度,效率大約在80%左右,充放電次數(shù)可以達(dá)到6000次以上。日本京瓷公司所研制的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已有100多套投入運(yùn)營(yíng)中,容量已超過(guò)100MW。目前大容量?jī)?chǔ)能中鈉硫電池裝機(jī)比重最大,達(dá)到了40%,但鈉硫電池的高成本是制約其發(fā)展的重要因素。
儲(chǔ)能技術(shù)作為新能源發(fā)展和電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其技術(shù)突破將改變整個(gè)世界的能源格局??梢哉f(shuō),儲(chǔ)能技術(shù)是開(kāi)啟新能源時(shí)代的鑰匙,一旦儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行,將為人類(lèi)打開(kāi)一扇通往新能源時(shí)代的門(mén)。對(duì)于中國(guó)而言,電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能技術(shù)和風(fēng)電、太陽(yáng)能的有效結(jié)合,除了清潔發(fā)展,還可以形成對(duì)石油的有效替代,保障能源安全,因此政府應(yīng)該重視儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于傳統(tǒng)的能源企業(yè),尤其需要重視儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展,利益所在,其重要性不言而喻。
目前尋找新能源的主要路徑是將風(fēng)能、太陽(yáng)能逐漸納入到電力系統(tǒng)中。與傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電相比,以風(fēng)能太陽(yáng)能為基礎(chǔ)的可再生能源發(fā)電依賴(lài)于自然條件,具有波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn),大規(guī)模納入會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)很大的沖擊。有專(zhuān)家認(rèn)為,對(duì)于風(fēng)力發(fā)電,如果裝機(jī)比重在系統(tǒng)比例10%以下,傳統(tǒng)技術(shù)可以基本保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定;當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)比例超過(guò)20%,就需要儲(chǔ)能手段來(lái)減少波動(dòng)性與間歇性,避免對(duì)電網(wǎng)造成難以承受的沖擊。因此,儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展是可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)的必須條件。
對(duì)于分布式可再生能源(風(fēng)電太陽(yáng)能)來(lái)說(shuō),儲(chǔ)能技術(shù)更為重要。分布式能源主要指建在用戶(hù)端的能源供應(yīng)方式,可獨(dú)立運(yùn)行或并網(wǎng)運(yùn)行,按照用戶(hù)多種能源需求,采用需求應(yīng)對(duì)式設(shè)計(jì)的新型能源系統(tǒng)。這是可以將資源和環(huán)境效益最大化的分散式供能系統(tǒng)。由于可以降低輸送環(huán)節(jié)的損耗,因此可以提高能源利用效率。但是,同樣由于風(fēng)電太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性,儲(chǔ)能手段也是分布式可再生能源大規(guī)模發(fā)展的必要條件之一。有人認(rèn)為,至2050年人類(lèi)的太陽(yáng)能利用可以占總能源供應(yīng)的50%。如果沒(méi)有經(jīng)濟(jì)可行的儲(chǔ)能技術(shù),這個(gè)美好愿景難以想象。因此可以說(shuō),儲(chǔ)能技術(shù)可以真正的改變?nèi)祟?lèi)的能源供應(yīng)。
能源安全也是中國(guó)能源發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)。中國(guó)目前石油進(jìn)口依存度已經(jīng)超過(guò)60%,而且未來(lái)還將繼續(xù)上升,石油價(jià)格的大幅度波動(dòng),除了影響整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,還會(huì)影響能源行業(yè)的健康發(fā)展。因此政府需要提前布局石油替代,降低對(duì)其他國(guó)家的能源依賴(lài),減少?lài)?guó)際油價(jià)波動(dòng)對(duì)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的影響?;旌蟿?dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)被認(rèn)為是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的主要方向,已經(jīng)成為世界汽車(chē)強(qiáng)國(guó)和主要汽車(chē)制造商發(fā)展重點(diǎn),而儲(chǔ)能技術(shù)是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要約束。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),電動(dòng)汽車(chē)除了減少城市環(huán)境污染,電動(dòng)車(chē)的普及可以替代石油,減少石油對(duì)外依存。
近年來(lái)電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步迅速,作為石油替代的可能性也越來(lái)越明顯。SONY公司在1992年研制出鋰電池后,該技術(shù)在材料和制造工藝上有了很大發(fā)展,在發(fā)電系統(tǒng)及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。2014年世界儲(chǔ)能技術(shù)新增裝機(jī)中,鋰離子電池占比達(dá)到了71%。目前鋰電池技術(shù)仍無(wú)法滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的普及要求。首先,因?yàn)殡姵剡^(guò)大,一般電動(dòng)汽車(chē)的重量都超過(guò)了體積相當(dāng)?shù)钠推?chē),但是續(xù)航能力卻只有汽油汽車(chē)的一半。其次,在充電方面鋰離子電池也無(wú)法滿(mǎn)足消費(fèi)需求,據(jù)估計(jì),電動(dòng)車(chē)想要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,電池密度至少達(dá)到250Wh/kg,但目前電動(dòng)汽車(chē)鋰電池密度普遍不足100Wh/kg。最后是鋰電池目前成本過(guò)高,可以占到電動(dòng)車(chē)成本的一半,直接導(dǎo)致了電動(dòng)車(chē)在價(jià)格上難與傳統(tǒng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)。
今年4月特斯拉推出了Powerwall家用儲(chǔ)能電池,引起了業(yè)界的廣泛注意。Powerwall可以將電費(fèi)低廉時(shí)儲(chǔ)存的電能在電費(fèi)高昂時(shí)釋放,或是與可再生能源(太陽(yáng)能風(fēng)電)配套使用,其經(jīng)濟(jì)性是能否大規(guī)模推廣的最重要標(biāo)準(zhǔn)。此次推出的Powerwall有7kwh和10kwh兩種容量,售價(jià)分別為3000美元和3500美元,且均有充電次數(shù)限制。由于Powerwall主要著眼于產(chǎn)品與太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)配套使用,因而除電池外,用戶(hù)還要購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能面板、逆變器等,整個(gè)系統(tǒng)成本據(jù)說(shuō)在2萬(wàn)美元以上。由于太陽(yáng)能用戶(hù)可以將剩余電量出售給電網(wǎng),因此削弱了Powerwall的經(jīng)濟(jì)性。目前美國(guó)安裝儲(chǔ)能電池總價(jià)約為1.28億美元,多數(shù)集中在事業(yè)機(jī)構(gòu),家庭安裝僅為1%。有機(jī)構(gòu)分析,特斯拉需要將銷(xiāo)售價(jià)格下調(diào)75%左右。特斯拉正與松下合作建造大型的電池工廠(chǎng),有望在不久的未來(lái)使成本降低約30%。如果油價(jià)持續(xù)低迷,Powerwall的成本的確需要有更多的下降空間。
一直以來(lái),世界各國(guó)都很重視大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的研發(fā)與運(yùn)用。目前美國(guó)已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目為95個(gè),裝機(jī)規(guī)模超過(guò)357MW。日本裝機(jī)規(guī)模約為310MW,列第二位。2014年美國(guó)的新增裝機(jī)規(guī)模為34.4MW,中國(guó)和歐洲分列二、三位,裝機(jī)規(guī)模分別為31MW和27.7MW。大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的只有鈉硫電池和液流電池。比如,鈉硫電池有較高的儲(chǔ)能密度,效率大約在80%左右,充放電次數(shù)可以達(dá)到6000次以上。日本京瓷公司所研制的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已有100多套投入運(yùn)營(yíng)中,容量已超過(guò)100MW。目前大容量?jī)?chǔ)能中鈉硫電池裝機(jī)比重最大,達(dá)到了40%,但鈉硫電池的高成本是制約其發(fā)展的重要因素。
儲(chǔ)能技術(shù)作為新能源發(fā)展和電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其技術(shù)突破將改變整個(gè)世界的能源格局??梢哉f(shuō),儲(chǔ)能技術(shù)是開(kāi)啟新能源時(shí)代的鑰匙,一旦儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行,將為人類(lèi)打開(kāi)一扇通往新能源時(shí)代的門(mén)。對(duì)于中國(guó)而言,電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能技術(shù)和風(fēng)電、太陽(yáng)能的有效結(jié)合,除了清潔發(fā)展,還可以形成對(duì)石油的有效替代,保障能源安全,因此政府應(yīng)該重視儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于傳統(tǒng)的能源企業(yè),尤其需要重視儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展,利益所在,其重要性不言而喻。