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2016年全球储能技术发展现状与展望

导读: 一直以来,储能技术的研究和发展备受各国能源、交通、电力、电讯等部门的高度关注,尤其对发展新能源产业具有重大意义。储能技术的突破和创新就成为新能源能否顺利发展的关键。从某种意义上说,储能技术应用的程度将决定新能源的发展水平。

  (二)德国储能概况

  德国政府正在实施一项宏大的能源转型战略,即到2020年使可再生能源供电的比例达到35%,到2030年和2050年分别达到50%以上和80%以上,旨在使可再生能源成为德国未来电力供应的核心,而能源存储技术的快速发展则成为该战略的有效支撑。据美国能源部全球储能数据库2016年8月16日的更新数据显示,德国累计储能总装机7.57GW(76个在运项目),其中抽水蓄能6.53GW(28个在运项目)、其他机械储能0.91GW(4个在运行项目)、电化学储能0.12GW(38个在运行项目)、储氢0.01GW(5个在运行项目),见图5。

2016年全球储能技术发展现状与展望

图5 2016年德国最新储能结构

  德国由于没有开发光热电站的资源条件,利用储电技术实现更多可再生能源平滑并网成为重要选择之一,尤其在太阳能储电池领域潜力巨大。未来几年,德国储能市场将会呈现显著性增长,GTMResearch预计2015~2021年可增长11倍,达到每年10.3亿美元,且大幅增长将主要出现在住宅领域。目前,仅光伏发电就可为用户带来不错的经济效益,今后光伏储能的发展将很可能赶超光伏。即使零售电价按照预期适度的上涨,未来光伏上网电价下降,光伏储能都将会越来越受市场欢迎。随着德国进入21世纪20年代,储能将扮演光伏市场里另一重要驱动力,同时为了避免更高的零售电价,用户安装光伏储能系统会进一步增多。

  (三)日本储能概况

  在日本主要有两种储能:抽水蓄能和电化学储能。据美国能源部全球储能数据库2016年8月16日的更新数据显示,日本累计储能总装机26.43GW(88个在运项目),其中抽水蓄能26.17GW(41个在运项目)、电化学储能0.25GW(47个在运项目)。日本在电化学储能领域的研究比较前沿,前期以钠硫电池为主,后期以锂离子电池为主。日本还非常关注智慧城市的概念,并将储能作为核心技术引入智慧城市建设中,在国内开展试点建设的同时,也在积极参与国外的智慧城市建设。

  国内储能技术发展现状及问题

  目前,储能产业在我国还处于发展的初级阶段,随着可再生能源的快速发展,国内储能市场潜力巨大,中国将成为全球最大储能市场。虽然现阶段储能相关的政策还相对较少,也没有相应的价格机制,但储能作为一个新兴产业已越来越受到政府能源部门和科技部门的关注和支持,应用示范的财政补贴也在逐步推进中。整体而言,目前我国储能应用基本大多是一些示范工程,尚未实现大规模商业化应用。

  (一)中国储能市场概况

  目前来看,我国储能产业还处于发展的初期阶段,以应用示范为主。据美国能源部全球储能数据库2016年8月16日更新数据显示,中国累计储能总装机32.10GW(94个在运行项目),其中抽水蓄能32GW(34个在运项目)、电化学储能0.05GW(58个在运项目)、储热0.05GW(2个)。抽水蓄能电站和电化学储能项目都主要集中在我国东部沿海城市,详见图6。

2016年全球储能技术发展现状与展望

图6 2016年中国各类型储能项目区域分布情况

  近5年,中国抽水蓄能发展相对缓慢,而电化学储能市场的增速明显高于全球市场,光热储能目前尚处于起步阶段。得益于技术进步、成本降低,在目前无补贴的情况下,储能在峰谷价差套利、辅助服务市场及可再生能源限电解决方案上已实现有条件的商业化运行。

  1.抽水蓄能发展相对缓慢

  “十二五”期间,中国抽水蓄能整体发展相对缓慢。2011~2014年处于缓慢增长期,装机每年保持约5%的增速。2014年11月17日发布的《关于促进抽水蓄能电站健康有序发展有关问题的意见》明确指出要适度加快抽水蓄能电站建设步伐,提出到2025年全国抽水蓄能总装机约1亿千瓦的目标。在该政策刺激下,抽水蓄能建设开始提速。数据显示,“十二五”前4年,累计开工11座电站,总规模14.6GW。仅2015年新开工的抽水蓄能电站项目就达10个,装机量约14.1GW,且预计都将在2022年左右完工。

  2.电化学储能技术发展迅速

  目前,我国电化学储能发展相对迅速。国内以锂电池为主,发展也相对成熟,其累计运行装机规模占我国电化学储能市场总装机的三分之二以上,在调频辅助服务、分布式微网、户用储能领域的增长速度最快。此外,储能在电动汽车充换电方面也发挥了很好的作用,如建立车电互联(V2G)系统,光储式电动汽车充换电站、需求响应充电等。然而,锂电池储能还处于商业化初期,由于价格高、用于大型储能上尚存在弊端等因素,离大规模推广普及还有一定的距离。

  钠硫电池在日本已经实现商业化,在我国还没有完全从实验室走向商业化应用阶段。该技术是目前唯一同时具备大容量和高能量密度的储能电池,但由于成本高,在我国尚未实现大规模应用。值得注意的是,目前石墨烯锂离子电池在电动汽车和储能领域具有非常强的竞争力,可在几分钟内充满,为此石墨烯技术成为各国研发的头号技术。当前我国在此技术上取得了重大突破。国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电于今年7月8日推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品。

  3.光热发展仍处于起步阶段

  目前,我国的储热项目尚不成熟,还在起步阶段,共有两个示范项目:一个是北京延庆的八达岭项目,规划装机为1.5MW;另一个是青海的中控德令哈项目,规划装机50MW。八达岭太阳能热发电实验电站于2012年8月成功发电,是亚洲首个兆瓦级太阳能塔式热发电站,但目前未有并网消息。中控德令哈10MW塔式熔盐储能光热电站于今年8月21日实现满负荷并网发电。这是我国投运的第一座熔盐储能光热电站,也是全世界第三座熔盐储能塔式光热电站。青海省除中控德令哈的项目外,还有中广核德令哈50MW槽式光热发电、青海光热电力集团格尔木200MW塔式光热发电和博昱新能源有限公司德令哈50MW槽式光热发电三个在建项目。今年9月1日国家发改委核定了太阳能热发电标杆上网电价1.15元/kWh(适用于2016年实施的示范项目),为光热发电行业迎来重大利好。

  总体来讲,目前我国应用相对比较广泛的主流储能技术为抽水蓄能、锂离子电池和液流电池。除抽水蓄能外,目前还没有一种技术在成本、安全、稳定性等各项指标上占明显优势。

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