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储能前沿技术 引领世界能源变革

发布时间: 2014-11-12 09:30:09    来源: 电气中国杂志 
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[摘要]过去30年,中国经历了高速的经济发展,但也为此付出了沉重的环境代价,能源转型迫在眉睫。伴随我国新能源产业的迅速发展,储能技术及其产业的发展日渐成为各方关注的重点。

 

  过去30年,中国经历了高速的经济发展,但也为此付出了沉重的环境代价,能源转型迫在眉睫。伴随我国新能源产业的迅速发展,储能技术及其产业的发展日渐成为各方关注的重点。

  世界各国都很重视储能领域的投资。预计2014年到2020年,仅中国电网级储能市场规模就将超过100亿美元。这是全联新能源商会和汉能集团日前发布《全球新能源发展报告2014》下称《报告》中的一项重要结论。

  储能应用主要集中在可再生能源发电移峰、分布式能源及微电网、电力辅助服务、电力质量调频、电动汽车充换电等,是解决新能源电力储存的关键,也因此备受企业青睐。

  但在技术路线众多的前提下,谁能在经济性、工艺上突围,才是抢占市场的关键。

  国家应对气候变化战略研究和国际合作中心主任李俊峰表示:“真正影响未来能源大格局的就是储能技术,一旦储能技术能够突破了,其他的都好解决。”

  据中关村储能产业技术联盟项目库不完全统计,从2000年~2013年底,中国共有76个规划、在建和已投运的储能项目(不含抽蓄、储热及压缩空气)。其中,已投运的项目在电力系统的累计装机量为53.7MW,占全球装机规模的7%。2011年,由于国家风光储输示范项目的开展,装机规模增速大幅提升,同比2010年增长了百倍。

  中央千人计划国家特聘专家,中国电力科学院配电网规划与资产管理首席专家马钊表示,储能技术是电力系统、能源结构优化以及电能生产消费变革的重要支撑性技术。它可以对未来智能电网提供各种不可或缺的实际应用。储能技术将是未来智能电网的重要组成部分,涉及其建设的各个主要环节。同时,储能技术在接纳风电、太阳能发电等间歇性新能源入网方面也发挥着不可或缺的重要作用。发展储能技术的重要意义还包括削峰填谷、调节节约能源、提高电力电网系统效率延迟建设投资、保证电力电网系统安全等方面。

  能源变革的迫切需求

  储能技术已被视为电网运行过程中―采、发、输、配、用、储六大环节中的重要组成部分。系统中引入储能环节后,可以有效地实现需求侧管理, 消除昼夜间峰谷差,平滑负荷,不仅可以更有效地 利用电力设备,降低供电成本,还可以促进可再生能源的应用,也可作为提高系统运行稳定性、调整 频率、补偿负荷波动的一种手段。储能技术的应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革 。

  近几十年来,储能技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储,按照其具体方式可分为物理、电磁、电化学和相变储能四大类型。其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能;电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能;电化学储能包括铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能; 相变储能包括冰蓄冷储能等。

  化石能源呈逐年下降趋势,化石能源在整个 20 世纪所占的份额均在93%以上,其中煤炭能源占为主要部分,2050 年化石能源份额将减至 70%以下。

  对新能源和可再生能源的研究和开发,寻求提高能源利用率的先进方法,已成为全球共同关注的首要问题。对中国这样一个能源生产和消费大国来说,既有节能减排的需求,也有能源增长以支撑经济发展的需要,这就需要大力发展储能产业。

  日益增长的能源消费,特别是煤炭、石油等化石燃料的大量使用对环境和全球气候所带来的影响使得人类可持续发展的目标面临严峻威胁。据预测,如按现有开采不可再生能源的技术和连续不断地日夜消耗这些化石燃料的速率来推算,煤、天然气和石油的可使用有效年限分别为100年~120年、30年~50年和18年~30年。显然,21世纪所面临的最大难题及困境可能不是战争及食品,而是能源。

  储能本身不是新兴的技术,但从产业角度来说却是刚刚出现,正处在起步阶段。到目前为止,中国没有达到类似美国、日本将储能当作一个独立产业加以看待并出台专门扶持政策的程度,尤其在缺乏为储能付费机制的前提下,储能产业的商业化模式尚未成形。

  我国现有系统中储能主要分布在新疆、青海和四川。仍能源分布可见能,容量仅占总装机容量1.7%左右,远没有达到东部地区京、津、冀、鲁、苏、沪、浙、闽、粤的合理水平,且尚未建立用于瞬态电能质量管理。近20年来,我国由于系统失稳造成的大停电。事故已达140余起,每次损失数千万元乃至数亿。因此,迫切需要建立起以多点储能装置支撑东西部资源发展不均,有效地支持电网的系统电压和频率,稳定我国特有的电力系统结构。

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