電池儲(chǔ)能是可再生能源大發(fā)展關(guān)鍵

    傳統(tǒng)方案給電網(wǎng)帶來(lái)麻煩

    天然氣分布式能源在我國(guó)已經(jīng)推行了若干年，但近年來(lái)，可再生能源發(fā)電的份額逐步提高。可再生能源不但被視為解決環(huán)境問(wèn)題，特別是減少碳排放的有效途徑，長(zhǎng)期則可能是人類(lèi)能源需求的最重要的解決方案之一。全球2014年可再生能源發(fā)電占電力生產(chǎn)總值的22.8％（包括水電等），其中風(fēng)能與太陽(yáng)能之和占4％。

    中國(guó)面臨著嚴(yán)重的環(huán)境壓力，因而更加重視可再生能源發(fā)電的發(fā)展，2014年可再生能源發(fā)電量為1.2萬(wàn)億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量的22％，其中并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電占總發(fā)電量的2.8％；光伏發(fā)電占總發(fā)電量的0.45％，并網(wǎng)光伏占0.42％。2014年，在中美雙方發(fā)布的聯(lián)合聲明中，中國(guó)提出計(jì)劃2030年左右二氧化碳排放達(dá)到峰值且將努力早日達(dá)峰值，并相應(yīng)地將2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重提高到20％，而此前的規(guī)劃是到2020年非化石能源占比為15％。考慮到水電核電施工周期較長(zhǎng)，增長(zhǎng)受稟賦限制，風(fēng)光電的發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆?

    中國(guó)有著世界上最大的用電需求，也是最大的可再生能源發(fā)電國(guó)，因此中國(guó)對(duì)全球可再生能源發(fā)展舉足輕重。可再生能源發(fā)電發(fā)展最大的問(wèn)題，是可再生能源發(fā)電的間歇性與不可預(yù)測(cè)性。

    一方面，可再生能源的發(fā)電集中時(shí)間段與用電時(shí)間段存在著不一致性。風(fēng)電發(fā)電高峰一般集中在晚上，太陽(yáng)能發(fā)電的高峰集中在白天。而工業(yè)用電的用電曲線較為平緩，居民用電則呈現(xiàn)白天、晚上兩個(gè)高峰。另一方面，隨著季節(jié)、天氣的變化，可再生能源發(fā)電與用電曲線都會(huì)有相應(yīng)的變化。中國(guó)大部分地區(qū)春季風(fēng)力發(fā)電輸出最大，光伏發(fā)電夏天輸出最高，而且發(fā)電隨天氣原因劇烈變化而具有不可預(yù)測(cè)性。

    這些對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，都是麻煩。傳統(tǒng)的解決方案主要集中在兩個(gè)途徑：一是利用較為靈活的發(fā)電設(shè)施與之配合，形成穩(wěn)定的總輸出，應(yīng)用較為廣泛的是天然氣發(fā)電與可再生能源發(fā)電相結(jié)合。二是將可再生能源發(fā)電的能量進(jìn)行儲(chǔ)存，儲(chǔ)能傳統(tǒng)方法是轉(zhuǎn)換為熱能等形式，如儲(chǔ)熱、熱水系統(tǒng)與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合。而不涉及能量轉(zhuǎn)換的電力儲(chǔ)能方法，以往的應(yīng)用中，主要表現(xiàn)為抽水蓄能電站。

    以上兩個(gè)方案都不能從根本上解決可再生發(fā)電到達(dá)一定規(guī)模比例后，難以維持電網(wǎng)穩(wěn)定性的問(wèn)題。第一個(gè)方法存在兩個(gè)主要限制：一是應(yīng)用不夠廣泛，較多應(yīng)用于分布式系統(tǒng)；二是涉及到燃料價(jià)格因素，成本不可控。第二個(gè)方法的主要局限在于，抽水蓄能電站工作時(shí)，其能量來(lái)源從根本上來(lái)說(shuō)，同樣是化石能源。因此，抽水蓄能雖然有利于減少電網(wǎng)的波動(dòng)性，但對(duì)節(jié)能減排并沒(méi)有本質(zhì)上的好處。另外，抽水蓄能電站的應(yīng)用受到選址、成本與利益分配等多方面限制因素影響。

    電池儲(chǔ)能或?yàn)榻鉀Q方案

    如果從更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看這個(gè)問(wèn)題，電池儲(chǔ)能可能是可再生能源發(fā)電不穩(wěn)定性的最有效經(jīng)濟(jì)方案。電池儲(chǔ)能的好處在于，可大可小，容易與各種規(guī)模的可再生能源發(fā)電相結(jié)合；充電放電快速，直接電與電轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換效率高。其限制的最大因素在于經(jīng)濟(jì)性，以及與成本相關(guān)聯(lián)的充放電效率、安全性、壽命。傳統(tǒng)觀點(diǎn)都認(rèn)為電池儲(chǔ)能的成本高而難以商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

    這個(gè)狀況正在迅速改變，近期電池技術(shù)的突破，使得電動(dòng)汽車(chē)等大規(guī)模電池應(yīng)用已經(jīng)較為普遍，而直接與電力系統(tǒng)結(jié)合的電池儲(chǔ)能的嘗試也已經(jīng)開(kāi)始。2015年5月，特斯拉（Ｔｅｓｌａ）發(fā)布名為Ｐｏｗｅｒｗａｌｌ的家用電池系統(tǒng)和商用電池系統(tǒng) Ｐｏｗｅｒｐａｃｋ。其單體峰值電量為3千瓦，可儲(chǔ)存10千瓦時(shí)電量，充放電能效92％，提供10年質(zhì)保，單體售價(jià)為3500美元，可以通過(guò)簡(jiǎn)單拼接進(jìn)一步擴(kuò)大至1000倍。特斯拉希望借此改變?nèi)祟?lèi)的用電模式，掀起能源革命，推動(dòng)可再生能源的普及。現(xiàn)在看來(lái)，特斯拉不是在吹牛。

    對(duì)于可再生能源與儲(chǔ)能結(jié)合的系統(tǒng)，儲(chǔ)能策略對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的重要性可能高于儲(chǔ)能設(shè)備本身成本的重要性。因此，政府在大力推進(jìn)儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)展的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)倡導(dǎo)電池儲(chǔ)能與可再生能源發(fā)電的結(jié)合，積極建立試點(diǎn)，扶持可再生能源與儲(chǔ)能結(jié)合系統(tǒng)的試驗(yàn)性項(xiàng)目，在實(shí)踐中找到最適應(yīng)中國(guó)現(xiàn)狀，最適應(yīng)項(xiàng)目安裝地點(diǎn)的儲(chǔ)能策略，為日后大規(guī)模可再生能源發(fā)電的利用打下良好基礎(chǔ)。

    與工業(yè)用電結(jié)合的分布式光伏項(xiàng)目可能是電池儲(chǔ)能最易介入，而且是最容易盈利的主體。可再生能源與儲(chǔ)能相結(jié)合的系統(tǒng)，要想其達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益，關(guān)鍵在于對(duì)可再生能源發(fā)電的有效預(yù)測(cè)。因此，政府在大力發(fā)展風(fēng)能、光伏的同時(shí)，也應(yīng)該建立平臺(tái)，及時(shí)更新分享相關(guān)發(fā)電與氣候數(shù)據(jù)，提供有效的發(fā)電預(yù)測(cè)信息。

    對(duì)于電網(wǎng)而言，發(fā)展電池儲(chǔ)能技術(shù)或可從根本上解決可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性問(wèn)題，大規(guī)模擴(kuò)大可再生能源發(fā)電的份額，有效提高上并網(wǎng)率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。對(duì)于政府而言，制定更有針對(duì)性和有差別性的差別電價(jià)政策，不但有助于推動(dòng)電池儲(chǔ)能技術(shù)的盈利能力，還可以在更大程度上優(yōu)化電力資源配置，提高電力系統(tǒng)的總體發(fā)電效率。

    電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的突破已經(jīng)到了一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，現(xiàn)在研究?jī)?chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性，比之前更有時(shí)效性與指導(dǎo)意義。而從宏觀與微觀上分步進(jìn)行可再生能源與儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究和政策設(shè)定，具有可行性與實(shí)證參考意義。

    對(duì)于可再生能源發(fā)展與儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，中國(guó)具有一定的優(yōu)勢(shì)。第一，電價(jià)是可再生發(fā)電與儲(chǔ)能盈利的核心，電力價(jià)格由政府決定，可以由政府制訂有利于可再生能源發(fā)展與儲(chǔ)能技術(shù)的電力峰谷和差別電價(jià)。第二，中國(guó)作為可再生能源生產(chǎn)大國(guó)，其市場(chǎng)潛力巨大，可以為可再生能源發(fā)展與儲(chǔ)能技術(shù)的投資提供規(guī)模效應(yīng)。

    所以，電池儲(chǔ)能技術(shù)與可再生能源發(fā)電推廣具有同等重要的地位。隨著技術(shù)進(jìn)步，電池儲(chǔ)能成本與技術(shù)已經(jīng)逐漸進(jìn)入經(jīng)濟(jì)性區(qū)域。中國(guó)作為可再生能源生產(chǎn)大國(guó)，政府應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電池儲(chǔ)能技術(shù)的研究和運(yùn)用的扶持力度，從而搶占新能源革命的先機(jī)。為避免落后一步，中國(guó)政府應(yīng)抓住儲(chǔ)能技術(shù)處于突破前夕的機(jī)會(huì)，利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模與市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)各種技術(shù)的電池儲(chǔ)能研究與產(chǎn)業(yè)結(jié)合，爭(zhēng)取在其他國(guó)家的前面，早日實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)能大規(guī)模應(yīng)用。

    （作者系廈門(mén)大學(xué)能源經(jīng)濟(jì)與能源政策協(xié)同創(chuàng)新中心主任）<