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中国储能技术如何缩小与国际的差距

在低碳清洁发展的旗帜下,全球能源领域正处于快速技术创新时期,新的技术进步不断涌现。特别是近年来以可再生能源和电动汽车为代表的新能源技术的发展,将改变未来世界能源的格局。但在人类全面迈向新的能源使用方式的道路上,也存在着困难和阻碍,其中储能技术是极为关键的一环。

由于可再生能源的间歇性和波动性特点,没有储能,电网将无法大规模对其进行消纳,而电动汽车的推广也取决于电池的续航能力和充电的便捷性。

国际方面,储能装机在2015年仍保持快速增长,其中电池储能的发展尤为引人注目。根据美国能源局(DOE)的全球储能数据库最新更新的数据,2015年全球电池储能累计装机0.74GW,较2014年增长了25%以上。此外,目前在建或已签订合同的项目预计为0.9GW。按国别来看,全球已装机和计划装机的储能装置有一半以上都位于美国。无论从储能的装机规模还是增速上,美国都处于全球领先地位。

政策方面,各国对储能日益重视。2016年初美国对FERC745号法案进行修订,允许消费侧的电力产品与服务进入零售市场,并且在补偿上与传统发电装置一视同仁。该政策有利于提高储能投资的收益,促进消费侧储能的发展。此外,有媒体报道德国政府也在考虑延长光伏储能补贴政策的年限。

技术方面,随着成本的下降,电池储能正处于全面商业化的进程中,但电极材料方面近期还未有具备产业化应用价值的突破。近期比较值得关注的,包括中科院石墨烯超级电容以及轨道储能等新技术。虽然超级电容的能量密度还是无法与电池储能相比,但其充放电速度极快,几秒钟便可完成充电,而且其循环次数能达到10万次以上,未来有潜力广泛应用于电网调频以及轨道交通和公交汽车等公共交通中。此外,美国内华达州最近批准的轨道储能项目也值得关注,该项目利用轨道将重物运输至高处进行储能。其原理与抽水蓄能类似,都是将电力转换为重力势能。所不同的是轨道储能的介质可以是固体,理论上只要存在一定海拔落差的地区即可进行储能。

储能技术也已引起中国政府的日益关注。国家发改委和国家能源局近日下发了《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》,并同时发布了《能源技术革命重点创新行动路线图》。其中行动计划明确未来的重点任务包括先进储能技术创新,提出要掌握储能技术各环节的关键核心技术,完成示范验证,整体技术达到国际领先水平,引领国际储能技术与产业发展。国家能源局3月发布的《关于在能源领域积极推广政府和社会资本合作模式的通知》提出要鼓励和引导社会资本投资能源领域。其中储能技术也被纳入了能源领域推广PPP的范围。

但是我们也看到,国内与国际储能发展差距依然明显。

从产业发展上看,由于国外厂商对于储能产品的投入相对较早,积累了较为明显的技术和产业规模的优势。

一方面,影响储能投资经济性的因素,除了单位容量的成本之外,还包括储能系统的寿命(循环次数)、衰减率、能量转换效率等因素,这无论对单体的电池品质,还是整体控制系统,都提出了较高的要求。所以客观说,目前国内厂商单体电池的稳定性与均一性方面,与美国和日本的企业还存在较大的差距。

另一方面,中国虽然是电池生产大国,但生产较为分散,单个厂商的成本较高。而国外的电池产业相对集中,规模经济效应明显。比如特斯拉将于2017年投产的超级电池工厂,其单个工厂的产量就相当于2013年全球锂电池产量,而且规模投产后将使电池成本下降30%。

从政策方面来看,国内对于储能关注相对较晚,除了电动汽车领域有相应的补贴政策外,关于电网与分布式电源的储能应用方面的政策一直处于空白。虽然近期的一些政策文件开始提到要重视储能技术的发展,但配套细则还未出台。与之对应的,欧美日等发达经济体在几年前就开始陆续出台针对储能的扶持政策。比如美国2011年通过储能法案对储能投资给予了20%的联邦税收抵免,德国对于中小规模的光伏发电系统配套的储能系统进行补贴,日本也对符合标准的接入电网的电池储能项目给予相当于投资额1/3的补贴。此外各国还对电池的研发予以资助,比如奥巴马政府在2009年上任之初就宣布拨款24亿美元,用于支持环保电动汽车与储能电池的研发与制造。日本政府则对钠硫电池等技术从研发到应用等各环节都给予高额补贴。

市场机制方面,中国电力市场的垄断与相对封闭,对储能发展客观上造成不利影响。目前储能具备可操作性的应用,主要还是基于峰谷电价的电力套利。而对于储能系统是否可以作为电源参与供电服务,储能的调峰调频服务如何进行补偿,以及如何进行储能电价的设定等问题,仍然没有明确。而国外早已设计了较为完善的市场机制。比如美国的联邦能源监管委员会(FERC)的890号法案允许储能系统参与调频服务。755法案和784法案则要求根据调频效果支付费用,以保障储能系统收益,并为储能在全美推广提供法律保障。792法案则将储能定义为小型发电设备,允许其并网运行。而欧洲则建立了电网调频拍卖市场,电池储能提供者可以参与调频服务的竞拍。

由于储能技术对改变人类能源系统和清洁发展的重要性,中国在储能发展方面不能落后,应尽快通过政策支持,缩小国内国际的差距。

首先,鉴于储能技术可能带来的社会收益,以及产业发展初期的脆弱性,应对其研发与应用进行补贴与扶持。可以根据储能应用的社会效益,设计合理的补贴政策。补贴的方式可以是投资直补,也可以是贷款利率优惠或拉大峰谷电价差等方式。但在制定产业政策时,应特别注意激励机制的合理性,以避免补贴资源的浪费。此外,应该鼓励产业集中化发展,以形成规模效应的优势。

其次,要改革有益于储能发展的市场机制,降低储能系统的入网障碍,允许储能作为电源参与到供电服务中,并对储能提供的调峰调频服务等进行补偿。同时可以制定更加灵活的电价政策,鼓励通过价格套利等方式充分发挥储能调峰的功能。

最后,鼓励储能在电网与分布式电源中的应用。目前中国“弃风弃光”现象严重,很重要的一个原因就在于负荷中心远离电源中心,电网成本过高。而利用储能进行供给或需求侧的调峰,则可以在不增加电网投入的情况下提升电源使用效率。此外,储能与分布式电源的结合也是解决可再生能源长距离输电问题的重要方案。

来源:《第一财经日报》

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