中國儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀前景及其各技術(shù)路線發(fā)展趨勢(shì)分析

中國儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀前景及其各技術(shù)路線發(fā)展趨勢(shì)分析

儲(chǔ)能,是通過特定的裝置或物理介質(zhì)將不同形式的能量通過不同方式儲(chǔ)存起來,以便以后再需要時(shí)利用的技術(shù).

從儲(chǔ)能介質(zhì)與儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)來看,儲(chǔ)能技術(shù)可以分為機(jī)械類儲(chǔ)能、電氣類儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能等.其中,抽水蓄能與電化學(xué)儲(chǔ)能是用途最廣,發(fā)展更為成熟的兩種方式,從發(fā)展遠(yuǎn)景來看,化學(xué)儲(chǔ)能有望在2030年前后獲得迅速的發(fā)展機(jī)會(huì).

儲(chǔ)能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于提升電網(wǎng)輸出與負(fù)荷匹配度,降低電網(wǎng)輸出波動(dòng),減少電能損耗,以提升能源利用效率.各種儲(chǔ)能技術(shù)特性存在較為顯著的差別,適用范圍也有較大的區(qū)別,飛輪與超級(jí)電容器儲(chǔ)能主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)電壓波動(dòng)較為敏感的精密制造與通信、數(shù)據(jù)中心等行業(yè),抽水蓄能主要應(yīng)用于大電網(wǎng)的輸配電環(huán)節(jié),而化學(xué)儲(chǔ)能則更多運(yùn)用于光、風(fēng)發(fā)電等波動(dòng)較大的可再生能源發(fā)電側(cè)、中小型智能變電站和用電側(cè).各類儲(chǔ)能技術(shù)路線比較類別優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)抽水蓄能+能夠存儲(chǔ)巨大的電能（超過200MW）+擁有很長的存儲(chǔ)時(shí)間（長達(dá)6個(gè)月）+快速的響應(yīng)速度+很低的每瓦儲(chǔ)能運(yùn)行成本+無污染的儲(chǔ)能技術(shù)-依賴于地理的條件-很高的水電站，抽水站建設(shè)成本-對(duì)地理、地形有很大的影響壓縮空氣蓄能+適合瞬間響應(yīng)+適合于電的尖峰削平，電壓驟降，晃電+可以接入各種能源（太陽能、風(fēng)能、電網(wǎng)）-儲(chǔ)能的壓縮空氣會(huì)被加熱從而導(dǎo)致能量的損耗在轉(zhuǎn)換過程-能源的利用效率偏低，至今沒有商業(yè)化-地理?xiàng)l件限制極為明顯電化學(xué)蓄能+高級(jí)的儲(chǔ)能技術(shù)+成熟的技術(shù)+容易疊加模塊，放大儲(chǔ)電規(guī)模+為不間斷電源提供后備電源支持+可以接入各種能源-化學(xué)電池的電解液可能有危險(xiǎn)，有害-電池技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模能源存儲(chǔ)還有待于進(jìn)一步商業(yè)化的推廣和驗(yàn)證-對(duì)于太陽能、風(fēng)能，電化學(xué)儲(chǔ)能并不是效率最高的儲(chǔ)能方式化學(xué)儲(chǔ)能+適合于能量的長時(shí)間存儲(chǔ)+有限的或沒有能量耗散+使能源存儲(chǔ)于可再生能源在荒漠地區(qū)成為可能-能源轉(zhuǎn)換效率普遍偏低-無法用于短時(shí)間的斷電供應(yīng)飛輪儲(chǔ)能+能夠存儲(chǔ)并快速釋放電能+飛輪再次充電的時(shí)間只要數(shù)分鐘，而電池要數(shù)小時(shí)+能夠在寬溫域和多種環(huán)境下工作+配套成本與運(yùn)營維護(hù)成本低+快速的響應(yīng)使其可以提供瞬間高壓，可以用來補(bǔ)償電力的尖峰和瞬間壓降-飛輪過度負(fù)荷存在風(fēng)險(xiǎn)-不適合空間較為狹小的地方-技術(shù)不成熟，響應(yīng)時(shí)間長短極度依賴功率大小-飛輪組儲(chǔ)能技術(shù)難度較大

從全球以及中國的能源體系變化趨勢(shì)來看,儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)成為輸配電領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn).一是由于全球能源結(jié)構(gòu)不斷的向清潔化變化,光風(fēng)等新能源發(fā)電方式受自然因素影響較大,具有明顯的間歇性發(fā)電的特點(diǎn),隨著新能源并網(wǎng)的容量增加,發(fā)電側(cè)對(duì)電網(wǎng)的沖擊性擴(kuò)大.二是,隨著節(jié)能環(huán)保的要求不斷增長,全社會(huì)終端能源消費(fèi)需求持續(xù)向電能轉(zhuǎn)移,化石能源在終端消費(fèi)比例降低,新能源汽車等新型用電終端的用電需求不斷增加,電網(wǎng)負(fù)荷需求在未來的波動(dòng)性將會(huì)持續(xù)變化.2000-2018年世界一次能源消費(fèi)占比（單位：百分比）

BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒（2019版）

總體而言,儲(chǔ)能裝置是新能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,是滿足可再生能源大規(guī)模接入的重要手段,也是分布式能源系統(tǒng)、電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的重要組成部分.儲(chǔ)能是智能電網(wǎng)、可再生能源高占比能源系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵支撐技術(shù).發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于增進(jìn)能源利用效率,提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要意義,未來隨著電力電子器件與能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,儲(chǔ)能技術(shù)的運(yùn)用將會(huì)更加普遍.

全球各國對(duì)儲(chǔ)能發(fā)展頗為重視,相繼出臺(tái)了推動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的支持政策.中國的儲(chǔ)能行業(yè)也總體處于發(fā)展的初級(jí)階段,行業(yè)主要以示范性應(yīng)用為主,近幾年中國在儲(chǔ)能行業(yè)的項(xiàng)目規(guī)劃、政策支持和產(chǎn)業(yè)布局等方面都顯著加速,政策出臺(tái)更加密集.中國儲(chǔ)能行業(yè)主要政策政策名稱發(fā)布時(shí)間與單位主要相關(guān)內(nèi)容能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃國務(wù)院協(xié)調(diào)配套電網(wǎng)與風(fēng)電開發(fā)建設(shè)，合理布局儲(chǔ)能設(shè)施，建立保障風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行的電力調(diào)度體系。著力研發(fā)高性能動(dòng)力電池和儲(chǔ)能設(shè)施，大容量儲(chǔ)能等重點(diǎn)領(lǐng)域取得突破。能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃2016年發(fā)改委、國家能源局加強(qiáng)電力系統(tǒng)調(diào)峰能力建設(shè),加快大型抽水蓄能電站，積極開展儲(chǔ)能示范工程建設(shè)，推動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源、電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)意見》2017年發(fā)改委、國家能源局等五部門未來10年內(nèi)分兩個(gè)階段推進(jìn)相關(guān)工作，第一階段(“十三五”期間)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡;第二階段(“十四五”期間)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，成為能源領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)新增長點(diǎn)?！蛾P(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見2019-2020年行動(dòng)計(jì)劃》發(fā)改委、國家能源局、科技部、工信部推進(jìn)抽水蓄能發(fā)展、推進(jìn)示范應(yīng)用、推進(jìn)動(dòng)力電池儲(chǔ)能化應(yīng)用（梯級(jí)利用）、推進(jìn)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，加強(qiáng)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)?！蛾P(guān)于促進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能健康有序發(fā)展的指導(dǎo)意見》國家電網(wǎng)公司要求在規(guī)范儲(chǔ)能接入系統(tǒng)和調(diào)控管理、深化儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、加強(qiáng)儲(chǔ)能信息管理及平臺(tái)建設(shè)等方面，推進(jìn)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和客戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展。以技術(shù)創(chuàng)新和解決工程應(yīng)用難題為目標(biāo)，開展電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能試點(diǎn)示范應(yīng)用?！蛾P(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》工信部

在滿足可靠性要求的前提下，試點(diǎn)梯次利用動(dòng)力電池作為數(shù)據(jù)中心削峰填谷的儲(chǔ)能電池。

總體而言,中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展的初級(jí)階段,以示范應(yīng)用為主,與發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相比還有一定的差距.中國的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)起步可以追溯到2000年初,歷經(jīng)十幾年,儲(chǔ)能走過了技術(shù)研發(fā)、示范應(yīng)用和商業(yè)化初期三個(gè)階段.目前中國沒有一種儲(chǔ)能技術(shù)在市場(chǎng)上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì),能實(shí)現(xiàn)盈利的項(xiàng)目少之又少,儲(chǔ)能行業(yè)想要取得長足發(fā)展,實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、商業(yè)化,需要解決經(jīng)濟(jì)性、政策性和技術(shù)性三方面問題.

近年來,中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在項(xiàng)目規(guī)劃、政策支持和產(chǎn)能布局等方面均加快了發(fā)展的腳步,行業(yè)發(fā)展也更加規(guī)范.中國抽水蓄能技術(shù)更為成熟,行業(yè)發(fā)展相對(duì)緩慢,而電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)的增速明顯高于全球市場(chǎng),光熱儲(chǔ)能目前尚處于起步階段、飛輪儲(chǔ)能逐步進(jìn)入商業(yè)化規(guī)?；瘧?yīng)用的導(dǎo)入期.

指出：2014年國內(nèi)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)約22.21GW,到2018年達(dá)到了31.3GW.近幾年國內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)累計(jì)裝機(jī)情況2014-2018年中國儲(chǔ)能行業(yè)應(yīng)用格局年份抽水儲(chǔ)能：MW電化學(xué)儲(chǔ)能：MW其他儲(chǔ)能：MW儲(chǔ)能累計(jì)安裝：MW2014年2211093.7522208.72015年23050141.32323214.32016年2669024353269862017年28690389.811629195.82018年299901072.723731299.7

近幾年中國儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L,從2014年的26.51億元增長到了2018年的67.82億元,其中,2016年規(guī)模達(dá)到了124.71億元.

從細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模來看,2018年中國儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模約67.85億元,其中,抽水儲(chǔ)能規(guī)模31.46億元；化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)模31.55億元；其他儲(chǔ)能規(guī)模4.84億元.

從行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來看,未來儲(chǔ)能技術(shù)有望在可再生能源技術(shù),數(shù)據(jù)中心、5G基站、新能源汽車等新型電力消費(fèi)終端與全社會(huì)電力消費(fèi)持續(xù)增長的推動(dòng)下,在未來幾年獲得爆發(fā)式增長機(jī)會(huì).

根據(jù)中國現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu),能源消費(fèi)態(tài)勢(shì),以及能源技術(shù)演進(jìn)情況,預(yù)計(jì)未來中國的儲(chǔ)能技術(shù)將在電化學(xué)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能與化學(xué)儲(chǔ)能三個(gè)方向有較大的發(fā)展機(jī)會(huì),其中電化學(xué)儲(chǔ)能確定性最高,飛輪儲(chǔ)能應(yīng)用范圍最廣,化學(xué)儲(chǔ)能前景極為廣闊,但存在較大的不確定性.

電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)增長確定性主要來源于兩個(gè)方面,一是中國已經(jīng)成為最大的新能源汽車市場(chǎng),動(dòng)力電池存量龐大,處于資源節(jié)約利用要求,有必要推動(dòng)動(dòng)力電池的梯次利用,同時(shí)龐大的新能源汽車市場(chǎng)也培育了中國鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈.

此外,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)極為成熟,在鉛蓄電池時(shí)代就已經(jīng)在UPS領(lǐng)域得到廣泛的利用,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)推廣應(yīng)用難度小,產(chǎn)業(yè)鏈極為完善,且兼容性好,目前已經(jīng)成為中國市場(chǎng)最為主要的儲(chǔ)能項(xiàng)目,未來隨著2015年前后的新能源汽車進(jìn)入電池更換周期,鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的梯次利用有望迅速增長.

飛輪儲(chǔ)能技術(shù)相對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)而言,其應(yīng)用范圍更為廣闊.主要是由于其相對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能的技術(shù)的靈活度更高,飛輪儲(chǔ)能技術(shù)具有最高的能量轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、易維護(hù)、使用環(huán)境要求低、無污染、使用壽命長.因此可以廣泛的適用于如半導(dǎo)體生產(chǎn)線、機(jī)場(chǎng)、移動(dòng)電源車、風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電以及整個(gè)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻,同時(shí)隨著居民部門的用量上升,居民小區(qū)的電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻需求也會(huì)顯著增長,但中國的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)成熟度還相對(duì)較低,技術(shù)成熟與示范應(yīng)用仍需8-10年左右的時(shí)間推廣.

化學(xué)儲(chǔ)能的前景極為廣闊,主要是由于電解水制氫工藝能夠?qū)⒖稍偕茉窗l(fā)電與氫能源兩個(gè)大方向極為緊密的聯(lián)合起來.目前全球的工業(yè)制氫工藝主要以天然氣、煤制氫兩種為主,電解水制氫主要用于實(shí)驗(yàn)室.天然氣制氫、煤制氫工藝由化石能源轉(zhuǎn)化,存在較大能源損耗,同時(shí)氫氣純度相對(duì)較低,后續(xù)提純難度大,難以直接用于氫燃料電池.而利用可再生能源發(fā)電技術(shù)生成的電力電解水制氫能夠獲得極高的純度氫氣,可以直接利用,設(shè)備投資成本低,同時(shí)可以消納過剩的可再生能源產(chǎn)生的電力,提高可再生能源的經(jīng)濟(jì)效益,且具有較大的靈活性,可以實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn),隨著全球可再生能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展以及氫能源利用技術(shù)持續(xù)進(jìn)步,化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)具有極為廣闊的市場(chǎng)前景.

目前歐、美、日等都制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略和詳細(xì)的計(jì)劃