据悉,国家风光储输综合示范项目,是由国家电网公司和财政部、科技部共同实施的,项目投资200亿元,开发规模为风电50万千瓦、太阳能光伏发电10万千瓦、化学储能9万-11万千瓦,预计在3年时间内完工。
减小电网波动
此项工程之所以独特,主要在于它试图以风光互补和化学储能方式解决风能和太阳能随机性特点对电网造成的冲击,减小电网的波动。
然而,这样的目的是否能达到,或者即使在一定程度上可以实现对电网的冲击,但它是否具有经济性,即技术上可行,经济上合理?
有关方面对此的解释是:“张家口坝上地区有着冬春日照短风力大,夏秋日照充足风力弱,白天日照强风速小,夜晚没有日照风速大等气候特点,风能与太阳能在时间和空间上有着极强的互补性,再通过储能系统与光伏、风力发电系统的协调,不仅有效减小了可再生能源发电对电力系统的冲击和影响,还提高了电力系统运行的稳定性和经济性。”
大规模长期储能太昂贵
乍一看不错,但仅仅从季节上来看,太阳能和风能是互补的。冬天风大而阳光弱,夏天风小而阳光强。但在几个小时到几天内,太阳能和风能远远不是互补的。并且,从目前世界各国的经验来看,如果只依赖大范围的电网,大规模长期储存能量是非常昂贵的。此一项目初始投资就达200亿元也颇能说明问题。
目前世界上的太阳能和风能利用,绝大部分是所谓“并网”应用。太阳电池直接产生的是直流电。风力发电机虽然直接产生的通常是三相交流电,但是频率随着风速变化。如果要把风电输进电网,第一步是把它整流成为直流电。上述两种情况下,都需要用变流器把直流电变成与电网频率上严格同步、相位上准确匹配的交流电。这不但需要昂贵的设备,而且导致变流时能量损耗。不知张家口风光储输综合示范项目是如何考虑和解决这一问题的。
美国哥伦比亚大学陈成钧的研究结论是:大规模的能量储存,至少在当前还无法解决太阳能和风能的间歇性所带来的问题。
化学储能技术路线大PK
另外,化学储能离不开蓄电池,在蓄电池的选择上涉及到很多技术路线,张家口风光储输综合示范项目使用的是钠硫电池和锂离子电池。钠硫电池在我国刚刚问世,现在只有一家公司(上海硅酸盐研究所)可以规模生产,还未经过实践的检验。
钠硫储能电池具有容量大、体积小、能量储存和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点。其缺点也是显而易见的,它需要300-350度的高温工作特性。其他过充安全性以及循环次数低于铁锂电池等缺点都不说了。业内普遍认为,如果一套电池系统在工作时还需要另一套加热系统伺候它,那其储能效率将大打折扣。
北京普能世纪科技有限公司总裁俞振华说:“钠硫电池的劣势在于它是高温的硫和高温的钠进行的,需非常高的安全系数,现在只有一家公司可以做到。这是非常传统的技术,过去10年里国外曾经有争论,主流观点认为在经济上被认为是不可行的。”
锂离子电池的优缺点读者都比较熟悉,此风光储输项目也可以说是两种电池的PK,从实践中看待两者的适用性,是值得肯定的。
短期分散储能或更优
既然大规模长期储存能量非常昂贵,解决这个问题的一种方案可以考虑太阳能和风能的短期分散储存。所谓短期,是指十几小时至几天,相当于太阳能和风能的变化周期。所谓分散,是指以单个建筑为单位,并且以多种不同的方式储存能量。
虽然大规模集中发电和稠密的电网在可见的未来仍然是能量传输的主干,太阳能和风能的短期分散储存系统也将会日益普遍,与电网共存,构成完整的能量供应系统。在计算机领域和通信技术领域,相类似的情况已经发生过。
在计算机领域,从1945到1980年,大型中心计算机占统治地位,原因之一是信息存储技术无法分散。从1980年起,PC开始盛行,原因之一是信息存储元件的微型化。目前状况是:大型中心计算机与分散的微型计算机平行作业,在不同的领域发挥各自的优点。