2022年行業(yè)分析報(bào)告新能源儲(chǔ)能技術(shù)難突破成為瓶頸

新能源儲(chǔ)能技術(shù)難突破成為瓶頸在北京剛閉幕的“風(fēng)電與電網(wǎng)協(xié)調(diào)進(jìn)展”課題階段性成果發(fā)布會(huì)上，國(guó)家能源局新能源與可再生能源司副司長(zhǎng)史立山指出，進(jìn)展風(fēng)電是解決我國(guó)能源環(huán)境問(wèn)題的重要措施，而解決風(fēng)電的并網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題則是我國(guó)風(fēng)電大規(guī)模進(jìn)展的基礎(chǔ)。

中國(guó)電力科學(xué)院教授戴慧珠指出，對(duì)于風(fēng)電這類(lèi)具有間歇性的能源產(chǎn)品，其與其他產(chǎn)品的不同之處就在于它的產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、消耗同時(shí)發(fā)生。由于沒(méi)有一個(gè)倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存。

在轉(zhuǎn)變進(jìn)展方式、進(jìn)展低碳經(jīng)濟(jì)的要求下，新能源擁有著寬闊的前景，而當(dāng)下面臨的瓶頸也促使越來(lái)越多的企業(yè)和討論人士把目光投向儲(chǔ)能技術(shù)上。

在討論者看來(lái)，儲(chǔ)能技術(shù)的突破或?qū)⒛軌蚓徑獠煌娏χg的利益之爭(zhēng)，推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)的快速進(jìn)展，更重要的是能夠高效利用清潔能源，轉(zhuǎn)變我國(guó)能源構(gòu)成比例，促進(jìn)節(jié)能減排。更大的意義在于大力推動(dòng)中國(guó)的儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，這將促進(jìn)我國(guó)新能源科技的進(jìn)展。

因此，有儲(chǔ)能專(zhuān)家認(rèn)為，解決間歇性和隨機(jī)性是目前有效利用這類(lèi)新能源的核心問(wèn)題之一。而這其中，儲(chǔ)能產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用又是新能源科技進(jìn)展中的核心問(wèn)題之一。

新能源無(wú)“倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)能”的尷尬

“現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電的狀況，有點(diǎn)像大路上的汽車(chē)。車(chē)多路少，特殊擁擠”，戴慧珠認(rèn)為，風(fēng)電并網(wǎng)難題已經(jīng)成為風(fēng)電進(jìn)展的最大瓶頸。她指出，由于我國(guó)的風(fēng)電進(jìn)展超出預(yù)期，而我國(guó)的電網(wǎng)設(shè)計(jì)是根據(jù)原有的預(yù)想速度進(jìn)展，所以導(dǎo)致風(fēng)電項(xiàng)目雖然上馬，卻不能實(shí)現(xiàn)全部電能上網(wǎng)。

如火如荼的風(fēng)電建設(shè)引起了風(fēng)電是否會(huì)過(guò)剩的擔(dān)憂(yōu)，而真正的根源在于風(fēng)電上網(wǎng)遭受兩大難題。

首要因素是利益紛爭(zhēng)。在電網(wǎng)承載有限的狀況下，風(fēng)電的進(jìn)展將不行避開(kāi)地同火電與水電發(fā)生運(yùn)輸線(xiàn)路和市場(chǎng)的爭(zhēng)奪。史立山曾在公開(kāi)場(chǎng)合表示，隨著我國(guó)風(fēng)電規(guī)模的擴(kuò)大，我國(guó)風(fēng)電進(jìn)展面臨的環(huán)境發(fā)生了變化。風(fēng)電進(jìn)展面臨的制約由設(shè)備制造力量制約變成了市場(chǎng)制約。究其緣由在于風(fēng)能資源與電力市場(chǎng)不匹配。風(fēng)能資源豐富的地區(qū)用電市場(chǎng)小，在全國(guó)的大市場(chǎng)來(lái)看，卻又面臨著風(fēng)電并網(wǎng)和運(yùn)行難的問(wèn)題。他直言，“這既與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)力量有關(guān)，也與熟悉水平、管理體制有關(guān)，而核心是如何調(diào)整好各方面的利益關(guān)系?！?/p>

其次，部分新能源產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展也受自身的特性所限。戴慧珠指出，小的風(fēng)電會(huì)引起電能質(zhì)量、電壓的問(wèn)題，大規(guī)模的電源還會(huì)引起穩(wěn)定性問(wèn)題和調(diào)峰、調(diào)頻的問(wèn)題。其他的電源比如說(shuō)火電、水電，都是可以聽(tīng)從調(diào)度的，核電一般是發(fā)基荷，就是一個(gè)比較穩(wěn)定的基本負(fù)荷，火電、水電是聽(tīng)命令，風(fēng)電從能源上來(lái)說(shuō)是隨機(jī)的。

牟峰為本刊分析，以風(fēng)電和光伏發(fā)電為例，其都具有間歇性，并不是在最需要的時(shí)候消失?！吧踔潦窃谀悴灰臅r(shí)候大量發(fā)電”。

帶來(lái)的直接問(wèn)題是，電力質(zhì)量受電壓波動(dòng)和頻率波動(dòng)等因素影響，質(zhì)量難以保證。在電力調(diào)頻上，頻率波動(dòng)更加頻繁。在電力調(diào)峰方面，調(diào)峰任務(wù)更加繁重。電網(wǎng)公司臨時(shí)無(wú)法接納這么多的風(fēng)電，目前的電網(wǎng)從現(xiàn)有基礎(chǔ)上無(wú)法消納。進(jìn)一步的影響則表現(xiàn)為新能源投資效率的低下。

專(zhuān)家指出，風(fēng)場(chǎng)投資不能有效利用便是一個(gè)例子。截止到2022年年底，我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)1613萬(wàn)千瓦，但尚有500萬(wàn)千瓦未能并網(wǎng)。在東北地區(qū)、內(nèi)蒙古大部分地區(qū)，冬天風(fēng)電遭棄現(xiàn)象嚴(yán)峻。

甘肅酒泉風(fēng)電基地是我國(guó)規(guī)劃建設(shè)的第一座千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電示范基地，依據(jù)建設(shè)規(guī)劃，到2022年，酒泉風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到516萬(wàn)千瓦，2022年將達(dá)到1271萬(wàn)千瓦以上。目前，甘肅風(fēng)電行業(yè)進(jìn)展的瓶頸已經(jīng)漸漸顯現(xiàn)。發(fā)電簡(jiǎn)單輸送難、電網(wǎng)調(diào)峰力量不足等成為最大的制約。隨著將來(lái)風(fēng)電基地的建設(shè)，輸運(yùn)難的沖突將更加凸顯。

受訪(fǎng)專(zhuān)家說(shuō)，不止風(fēng)力發(fā)電，將來(lái)無(wú)論是新能源汽車(chē)、電動(dòng)車(chē)還是太陽(yáng)能光伏發(fā)電等，其大規(guī)模推廣和商業(yè)化應(yīng)用，除政策等宏觀(guān)環(huán)境外，前提和關(guān)鍵在于高效、綠色的儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)品。

儲(chǔ)能技術(shù)的突破效應(yīng)

業(yè)內(nèi)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，困擾能源業(yè)進(jìn)展的核心問(wèn)題——新能源并網(wǎng)問(wèn)題，在近期解決無(wú)望。新能源、智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)，這將來(lái)三大新興產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展瓶頸都指向了同一項(xiàng)技術(shù)——儲(chǔ)能技術(shù)。

有專(zhuān)家介紹，儲(chǔ)能技術(shù)是將電力轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，并在需要的時(shí)候以電的形式釋放。主要包括三方面：一是物理儲(chǔ)能，代表技術(shù)有抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、蓄冰儲(chǔ)能等，該種儲(chǔ)能方式儲(chǔ)能媒介不發(fā)生化學(xué)變化，效率較低。

二是化學(xué)儲(chǔ)能，代表技術(shù)為鉛酸電池、鋰電池、釩電池、鈉硫電池等。此種方式的充放電過(guò)程伴隨儲(chǔ)能介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)或者變價(jià)，不足之處在于電池壽命相對(duì)有限。

三是其他儲(chǔ)能，包括超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能及超級(jí)電容等，這種方式電能以電磁能、動(dòng)能等形式進(jìn)行儲(chǔ)存，充放電速度快，效率可以特別高。在諸多的儲(chǔ)能類(lèi)型中，燃料電池、液流電池和超導(dǎo)儲(chǔ)能等都處于進(jìn)展中。

，儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)展和應(yīng)用，將有助于打破風(fēng)電、光伏發(fā)電等的接入和消納瓶頸問(wèn)題，能夠降低配套輸電線(xiàn)路容量需求，緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力。同時(shí)還能夠消退風(fēng)電、光伏發(fā)電的波動(dòng)，改善電力質(zhì)量，降低離網(wǎng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本和碳排放?！斑@也是將來(lái)智能電網(wǎng)的重要組成部分?！?/p>

中國(guó)電力科學(xué)討論院電工討論所所長(zhǎng)來(lái)小康指出，儲(chǔ)能電池對(duì)國(guó)家電網(wǎng)具有重要意義，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互動(dòng)化管理的有效手段。

儲(chǔ)能電池在電網(wǎng)中的應(yīng)用主要分跟蹤負(fù)荷式和跟蹤電源式兩種，可以保障可再生能源功率的平滑輸出，降低功率猜測(cè)偏差，也可以采納分布式儲(chǔ)能技術(shù)解決局部電壓掌握問(wèn)題，促進(jìn)節(jié)能減排、設(shè)備應(yīng)用充分高效、削減資源鋪張、提高用電牢靠性、改善電能質(zhì)量。

對(duì)于進(jìn)展儲(chǔ)能技術(shù)的重要意義，早在2022年5月26日在北京進(jìn)行的“首屆國(guó)際儲(chǔ)能技術(shù)大會(huì)”上，中國(guó)工程院院士楊裕生就強(qiáng)調(diào)，進(jìn)展規(guī)模儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，具有越來(lái)越重要的社會(huì)地位和經(jīng)濟(jì)地位。

國(guó)務(wù)院進(jìn)展討論中心張永偉博士則指出，進(jìn)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)不僅僅是技術(shù)手段，還應(yīng)當(dāng)上升到產(chǎn)業(yè)層面，甚至國(guó)家戰(zhàn)略層面；國(guó)家應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步明確進(jìn)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略意義，推動(dòng)節(jié)能環(huán)保、新能源、增加國(guó)家電網(wǎng)力量、提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。

“不能等肚子餓了才去種麥子”

國(guó)家“973”項(xiàng)目“大規(guī)模高效液流儲(chǔ)能電池技術(shù)的基礎(chǔ)討論”首席科學(xué)家、中科院大連化學(xué)物理所討論員張華民指出，可再生能源和智能電網(wǎng)的進(jìn)展都已受到國(guó)家重視，但是儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上新能源技術(shù)的進(jìn)展需要。

隨著儲(chǔ)能技術(shù)地位和作用的凸顯，儲(chǔ)能技術(shù)的討論漸漸引起重視，標(biāo)志之一便是中國(guó)儲(chǔ)能電池產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟于2022年11月在天津籌備成立。從世界范圍來(lái)看，由于新能源和智能電網(wǎng)的進(jìn)展，儲(chǔ)能技術(shù)受到前所未有的關(guān)注，歐盟、韓國(guó)、日本等也都設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持儲(chǔ)能技術(shù)的討論與開(kāi)發(fā)。

儲(chǔ)能是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展，首先需要國(guó)家在關(guān)鍵材料，低成本、高性能的雙極板材料及離子交換膜材料工程化技術(shù)上，進(jìn)行討論開(kāi)發(fā)及儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的應(yīng)用示范。牟峰說(shuō)，日本政府和美國(guó)政府對(duì)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)的支持力度最大，也最長(zhǎng)久。

2022年11月，美國(guó)能源部長(zhǎng)朱棣文宣布投資6.2億美元資助先進(jìn)智能電網(wǎng)技術(shù)示范項(xiàng)目和綜合系統(tǒng)，共資助32個(gè)示范項(xiàng)目，大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)被放到了首位。

1986年，日本就成立了超導(dǎo)儲(chǔ)能討論會(huì)，任務(wù)是實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)儲(chǔ)能的實(shí)際應(yīng)用，為日本超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)的獨(dú)立進(jìn)展作出貢獻(xiàn)。目前，日本在鈉硫電池領(lǐng)域也處于較為領(lǐng)先的位置。

但在專(zhuān)家看來(lái)，目前的儲(chǔ)能技術(shù)在世界范圍內(nèi)都還沒(méi)有勝出者。在儲(chǔ)能領(lǐng)域，各國(guó)都處于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的初級(jí)階段，我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平差別不大，加大儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)力度有助于我國(guó)在將來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。

“目前儲(chǔ)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于風(fēng)能和太陽(yáng)能的進(jìn)展，各國(guó)都急于進(jìn)展儲(chǔ)能技術(shù)?！睆埲A民說(shuō)，技術(shù)成熟度低、示范應(yīng)用閱歷少是國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能技術(shù)普遍存在的問(wèn)題。

儲(chǔ)能專(zhuān)家介紹，我國(guó)在儲(chǔ)能技術(shù)的討論和應(yīng)用上應(yīng)當(dāng)說(shuō)總體上與國(guó)外有肯定的差距，但在不同的細(xì)分技術(shù)方面，我國(guó)在極少數(shù)技術(shù)領(lǐng)域具有世界領(lǐng)先的技術(shù)，例如在釩電池技術(shù)方面，普能公司收購(gòu)加拿大VRBPower公司以后，我們可以代表世界領(lǐng)先水平，但在更多的儲(chǔ)能技術(shù)上，我們和國(guó)際先進(jìn)水平還存有相當(dāng)?shù)牟罹?；從產(chǎn)業(yè)鏈上來(lái)看，我國(guó)的儲(chǔ)能技術(shù)和國(guó)際先進(jìn)水平差距就更大。

“不能等肚子餓了才去種麥子”，楊裕生在提到儲(chǔ)能技術(shù)討論的重要性和迫切性時(shí)，作了一