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刘勇:主流储能技术发展现状及全球市场应用情况

作者:中国储能网新闻中心  来源:中国储能网  发布时间:2018-9-9 13:27:30

尊敬的刘英军处长、杨东菁处长、江南副主任、各位专家、各位代表、大家上午好!

首先非常感谢中国科学院电工所储能技术研究组陈永翀教授及其团队对本次会议的大力支持,同时对各位领导、各位专家和各位代表牺牲周末时间来参加本次研讨会表示感谢!

中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长:刘勇

业界已共识,储能成为全球应对气候变化与推动能源转型的关键支撑技术,储能作为寄予厚望的重要发展方向,欧美、日韩以及中国、澳洲都出台相应的激励政策与项目规划,项目从几兆瓦、几十兆瓦到百兆瓦级,应用领域涉及电网侧、发电侧、电源侧、微电网、数据中心、通信基站、应急电源、边远哨所以及海外家庭储能市场。我们国家发改委、国家能源局已发布相应的储能政策指导意见、储能技术路线图以及价格机制政策,储能似乎正以前所未有的机遇迎来蓬勃发展。

但随着应用市场的快速推进,储能产业发展也面临一系列难题,比如,缺乏专业性对口政府主管机构,产业建议不知向哪个部委或哪个司局汇报?各种不同储能技术路线自主知识产权创新能力如何进一步激活?科研创新体制障碍如何进一步破除?如何在保证系统集成技术高安全、高品质的前提下,进一步降低成本与开拓商业新模式?如何完善鼓励机制,尤其是补贴难、融资难、协调难、管理难、运营难等现实困境?如何携手并肩共享国际储能大市场而避免内部低价竞争?传统能源企业如何应对储能科技革命所带来的挑战?如何把能源互联网、能源区块链、智慧能源、智慧城市更现实、更稳妥地从理想变为现实?电力体制改革与新能源消纳市场如何进一步破除各种壁垒?如何建立与时俱进的储能技术标准体系建设?如何建立健全废旧储能电池回收体系等等。这一系列问题背后需要政策制定者奉献更高的智慧、勇气与担当!

下面,我大概介绍一下目前主要储能技术的应用综合情况。

从世界范围内来看,已商业应用的储能技术包括抽水蓄能、飞轮储能、铅酸/铅炭电池、锂离子电池、钠硫电池、熔盐储热、相变储热,其它储能技术基本处于示范应用状态,但部分储能技术在个别地区初步具备商用潜力,如铅炭电池在电价昂贵或峰谷电价差较大的国家用于分布式及用户侧削峰填谷,锂离子电池在美国、英国、德国调频辅助领域等。

在应用方向上:各储能技术能量密度、功率密度各异,抽水蓄能、压缩空气、氢储能、蓄热 / 蓄冷储能倾向于能量型;飞轮储能、超级电容器倾向于功率性;电学储能技术中,锂离子电池、铅酸电池、液流电池、钠硫电池因配置灵活,既可以能量型也可以功率型,其中锂离子电池尤其适用于功率型兼顾能量型场景。

在转换效率方面:电化学储能技术能量转换效率整体较高,机械储能、氢储能转换效率是亟待解决的关键问题。

在寿命方面:物理储能(抽水蓄能、压缩空气、飞轮储能)、氢储能服役年限超过20年,电化学储能中液流电池、钠硫电池、钛酸锂电池服役年限较高,可达到15年或更高。

在稳定性方面:电化学储能和蓄热/蓄冷储能对工作温度有明确要求,在规定温度内工作才能够保证预期的稳定性、可靠性和安全性。

在成本方面:储能技术度电成本主要受一次性建设成本、循环寿命、能量转换效率等多重因素影响,抽水蓄能最具经济性,化学储能技术进步较大,成本下降迅速,发展潜力较大。

在安全与回收方面:电化学储能安全性仍需进一步提升,为未来大规模市场化商业应用做好准备,同时要做好有回收价值的储能技术积累与创新也至关重要。

综合考虑各储能技术性能参数及实际应用场景,合理选择储能技术将显得尤为重要。

下面,介绍一下市场方面情况。

抽水蓄能电站:

据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会产业政策研究中心统计显示,截止2017年底,中国已有36 座共计32.4 GW 抽水蓄能电站投入运行(包含两座台湾抽水蓄能电站),中国投运的抽水蓄能电站中,华东装机规模最高,其次依次是华南、华中、华北、东北、西南。

压缩空气储能:

协会统计数据显示,截止到2017年,全球已有16座共计748.9 MW压缩空气储能电站投入运行,投运的压缩空气储能类型包括传统洞穴式压缩空气、先进绝热压缩空气以及液化压缩空气。压缩空气储能项目主要分布在英国、德国和美国。中国、荷兰、瑞士有小规模项目示范。2017年新增压缩空气储能项目主要集中在英国和美国,装机规模分别为330MW和9 MW。

飞轮储能:

协会统计数据显示,飞轮储能非常适用于电力调频、轨道制动能量回收、企业级 UPS 等领域。尤其是在对调频响应速度和启动时间要求较高的一次快速调频领域,飞轮储能具有独特的优势。截止到2017年,全球已有48 座共计944.8 MW 飞轮储能电站投入运行。目前仅有国家电网公司在“保定工业园区0.1 MW 微网示范工程”、中原油田首台MW级飞轮储能新型能源钻机混合动力系统及“西宁韵家口风光水储智能微电网 0.5 MW示范项目”。国内主要研究机构包括清华大学飞轮储能实验室、华北电力大学、浙江大学、中科院等科研院所。

铅酸/铅炭电池:

协会统计数据显示,截止到 2017 年底,全球已有155 座共计299.0 MW 铅蓄电池储能电站投入运行。截止到 2017 年底,中国已有 59 座共计 135.2 MW 铅蓄电池储能项目投入运行,并保持持续增长态势。铅蓄电池储能项目各类应用场景中,分布式及微网、用户侧所占比例之和达到 96%,综合考虑铅蓄电池技术特点、中国分布式及离网电站、启停电源、数据中心、后备电源市场发展现状,在未来几年时间内,铅蓄电池在上述应用领域仍将保持一定发展速度。据了解,国内铅炭电池寿命预期70%DOD充放电深度下稳定循环3700-4200次,全寿命周期成本1200-150元/kWh 之间,度电成本约0.5-0.7元/kWh,已具备商业化规模应用的条件,尤其是针对工商业峰谷电价差较高的江苏、广东、北京等地。

锂离子电池:

协会统计数据显示,截至2018年6月底,全球已投运电化学储能项目的累计装机规模为3623.7MW,占比为2.1%。2018年上半年,全球新增投运电化学储能项目装机规模697.1MW,其中锂离子电池装机规模的最大,为690.2MW;中国新增投运电化学储能项目装机规模100.4MW,其中锂离子电池的装机规模最大,为94.1MW。

现阶段化学储能技术应用较为超前的国家,如美国、德国、澳大利亚、中国、韩国、日本、英国等,锂离子电池的装机规模体量都较大,且在快速提升。其中,美国锂离子电池项目以三元和磷酸铁锂为主;日本、韩国、德国、英国、澳大利亚以日韩系锂离子电池技术为主,大多偏向三元系;中国以磷酸铁锂为主。

远期来看,锂离子电池在各个应用场景的装机增长将受技术发展水平、政策导向、市场机制、安全可靠等综合因素决定,随着电动汽车快速发展所带来电池成本的快速下降,未来3-5年锂离子电池发展潜力巨大。

液流电池:

协会统计数据显示,截止到2017年底,全球已投运液流电池储能项目117.2 MW。在建或规划的化学储能项目中,共有2座大型液流电池规划,分别是德国700 MW电网级应用以及中国大连200 MW 液流电池调峰电站。

钠硫电池:

协会统计数据显示,自2002 年起,NGK 公司开始钠硫电池的商业化,以钠硫电池为主的钠基电池开始进入储能市场。截止到2017年底,全球已投运钠基电池装机规模425.6 MW,在2011-2013年之间,钠硫电池经历了较为严重的安全危机。主要应用于电网辅助服务和可再生能源并网领域,主要分布在日本、阿联酋、意大利和美国,这四个国家钠基电池总装机规模占比高于90%。

氢能:

协会统计数据显示,目前,全球已有13 座共计20.5 MW氢储能示范电站,主要分布在德国、意大利、英国、挪威等。

中国氢储能仍处于初期阶段,主要以北京有些金属研究总院、浙江大学、北京大学、中国地质大学、上海交大等高校以及国家电网公司(全球能源互联网研究院)、国家能源集团(北京低碳所)、葛洲坝装备公司、潍柴动力等央企为主,民营企业如雄韬电源等企业开始快速加入。

超级电容器:

协会统计数据显示,截止2017年底,全球投运超级电容器项目规模31.9 MW,主要分布在美国、韩国和中国。据应用场景统计分析,超级电容器储能电站主要参与电网调频辅助服务及输电支持。

蓄热/蓄冷

协会统计数据显示,截止到2017年底,全球已投运蓄热/蓄冷储能装机规模2785.3 MW,尤其是2015年之后全球蓄热/蓄冷储能增速显著提高,2017年新增蓄热/蓄冷储能规模达到567.1 MW,主要分布在西班牙、美国、智利、摩洛哥、南非等南美/北美国家。全球蓄热储能电站主要参与可再生能源并网,占比达到92%,其它领域占比整体较小。中国目前已投运3座共计11.7 MW 熔融盐储热项目。随着国内光热发电项目的快速落地,储热装机也将迎来快速增长。

总结:

现阶段,储能市场正处于多种技术并存、短期内仍将维持现状的局面。每类技术都有各自的优势和不可避免的缺陷,这也决定了不同技术适用于特定应用领域的特性。各类储能技术仍将保持多元化的发展格局,但安全性好、循环寿命高、成本低、效率高、易回收的技术将是未来储能技术面临的共同挑战。

新型储能技术体系在与较成熟体系的竞争压力下,能否在储能领域脱颖而出受多重因素影响,包括技术路线可行性、研发群体数量和质量、关联企业参与度、进入市场速度和市场反应等。以上不足之处,请各位专家批评指正!

希望今天在座的各位专家集思广益,破解行业发展痛点,为储能技术应用不断探索新路径!

最后,预祝本次研讨会取得圆满成功!祝大家工作顺利、身体健康!谢谢!

关键字:储能 刘勇

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