储能价值在电力市场尚未充分体现

时间:2018-03-13 08:42 点击:

一直以来,储能的市场地位与其所承担的战略地位并不相吻合。但自今年参与“三北”电力市场调峰后,这种局面才有所好转,储能市场主体地位获得确立。

作为战略性新兴产业,储能技术路线呈现出多样性和广泛性,很难判断哪种储能技术可以覆盖全部的应用领域,而这也是国家对储能补贴政策出台始终保持谨慎的重要原因。

储能价值几何?就此问题,近日,本报记者采访了参与国家“十三五”储能规划撰写、清华大学化学工程系王保国教授。

依靠电网自身进行储能不客观

图为王保国教授

中国能源报:国内储能的发展经历了很长一段被质疑的阶段,请您谈一下当前储能行业的发展环境有哪些变化?

王保国:首先,储能行业的兴起与新能源的发展密不可分。这是由于新能源天然具备不稳定的特性所决定的。这种不确定性给可以平滑电力、提高电力质量的储能提供了发展空间;

其次,发展储能对节能减排的影响深远。目前国内节能减排作为一项基本国策,很重要的一个核心,是电网系统能源利用效率的提高,通过储能使能效得到巨幅提升,对社会节能减排意义非常重大。

显而易见,发展储能是可以完美解决新能源问题、满足节能减排需求的最佳技术路径之一。而从目前储能产业发展阶段来看, 物理性的抽水蓄能发展受到了自然环境、社会因素的制约,储能正在向以化学物质和电化学储能为主的发展路线进行转变。

中国能源报:通常来讲,电网也具有类似储能的调节功能,那么在电力系统还需要储能的介入吗?

王保国:“电网是一个巨大的储能系统”这一说法有一定道理,但是不准确。我们首先要明白能源和物质的关系——物质是能量的载体,脱离物质讲能量没有任何价值的。国内电网体量庞大而且复杂,确实具有一定的储能和自调节作用,但作为能量传输的大通道,保障电网安全无疑是首要任务,用电网作为储能的替代显然是不可行的。

电改为储能提供发展空间

中国能源报:储能与新能源发展密切相关,怎样的比例才能使整个项目更具经济性?

王保国:各地新能源的波动性是不一样的。通常来讲,一般风力发电厂,按照10-15%的比例配置即可行。以全钒液流电池为例,从经济效益、投资价值来看,现阶段其经济价值区间应该在功率250千瓦、储电4个小时,上限到几十个兆瓦、储电8-10小时,在此区间内增加储能所用电解液就可以灵活调节所需容量。

国内储能尚处于产业化的起步阶段,随着技术、市场、规模的扩大,储能成本仍有很大的下降空间。其中,全钒液流电池的成本已经从几年前1.8万-2万/千瓦下降到6000元/千瓦。而当前分布式微网系统正在成为全钒液流电池最佳应用场景。海岛、电网末端等地方电价普遍在3元/千瓦时以上,液流电池储能特有的长寿命和高安全特征,已经可以促使其经济型逐渐被显现出来。

美国对电力质量的要求很高,也促使全钒液流电池在美国作为一种调频设备,在美国形成了一定的市场和规模。但国内储能项目基本仍以示范为主,距离市场环境的完善还有距离。储能产业的发展不仅需要依靠技术和产业本身的进步,还和政策环境直接相关。

目前,国内电价还没有和电力质量紧密挂钩,导致无论品质优劣的电能都执行同一个价格体系,储能的价值并没有在电力市场上得到充分体现。随着电改的推进和国内对电力品质要求的不断提高,一些政策也许会逐步调整,未来储能发展空间可期。

补贴前提是可实现储能单独计量

中国能源报:您认为,储能价值如何在能源系统中如何得到体现?在众多储能技术路线中,国家又该如何选择恰当的技术路线进行扶持和补贴呢?

王保国:储能对整个电力系统的贡献和价值还不能独立计算,犹如在电力系统,没有人测算变压器对电网的价值一样,因此国家对储能的补贴谨慎也是情理之中。

储能价值的真正体现需要先做到在实际工作中储能价值的单独计量,之后才会有储能电价的出台,产业的补贴才会水到渠成,这方面的计算需要有研究单位去推动。

同时,在分布式发电、电网末端,没有储能系统就没有办法运行起来,但这个价值也没有人去量化。尽管储能发展的瓶颈仍在于成本,但如果把储能的边际效益考虑进来:如由于引入储能,减少了“弃风”“弃光”,减少了污染物排放,所形成的社会效益应该考虑在内,储能也已经到了可以产业化的阶段,因此,适当的储能电价政策变得十分必要。

推动行业的发展,政策和补贴都要适度。政策和补贴是一把“双刃剑”,即可以推动产业的快速发展,使用不当也会对产业健康发展产生巨大危害。我一直强调,补贴要适度、在市场使用过程中,用合适的规模检验技术的发展,将社会的损失降到最小。适度是有一个市场的测算,现在很多过火的东西,多是为了推而推,其后果不言而喻。只有按照科学规律办事,才能实现企业和社会效益最大化。

中国能源报:目前,因为储能价值难以估值,行业发展也良莠不齐,您如何看待这种情况?

王保国:储能种类众多,路线争议也比较大。在制定“十三五”储能规划时,我们提出了储能的发展需要遵循四个基本准则,站在整个行业上,讨论共有的尺度十分重要。

第一,安全可靠性准则:安全是选择储能技术的首要衡量条件,应优先选择在原理上具有安全特征的技术,保证储能设备应用过程的安全、可靠,节省投资成本;

第二,资源可持续发展准则:优先选择原材料资源能够国内自给,并容易实现资源回收和再利用的技术,实现储能资源可持续发展。

第三,环境友好准则:优先选择在装备研究开发、生产制造、使用和回收过程的全生命周期,对外界“三废”排放最少、环境负荷最小的技术和装备;建设对上级电网系统友好的微网,实现储能产业发展与电网内、电网外环境保护相协调。

第四,社会经济效益准则:不仅要考虑储能系统建设和运行过程的投资,还需要包括储能系统存在对于可再生能源利用、电力质量提升形成的间接经济价值,以及改善环境质量的社会价值。

储能与能源转化要相提并论

中国能源报:您觉得不同的技术路线对储能应用领域有哪些标准?

王保国:目前,我们课题组正在研发三条线路,也是我个人的观点,分别对应不同的市场需求。

一个是锌空气电池,面向户用储能,我们相信储能最终会走进千家万户。因为锌本身具备本源绿色友好,安全和低成本特性;

第二个是中等规模储能,已经实现全钒液流电池的产业规模技术研发;

第三,我们提出的概念是,对吉瓦级别的大规模能源问题,仅考虑储能是有缺陷的。在自然界,光照使水蒸发,水蒸气在空中由风力输送,遇冷后又变为降雨回到地面。人类制造的能源系统,也要仿照自然能源的循环系统,实现能源之间的转化和互联。

有人认为用储能来完全解决弃风、弃光,这是不现实的,要用能源转化的思路来解决问题。最近,我们提出双极膜电解水制氢的方法,大幅度降低电解水能耗。通过电解水方式将电能转化为氢气,与天然气混合后成为加氢天然气,最终以燃烧方式释放能源。既有利于大规模转化、长时间储存,又能够远距离输运,该方式具有直接形成商业化应用的可能性。而这一路径也契合了我国多煤少气的现状和能源结构调整的需求,具有较强的操作性。

未来哪种能源形式更经济、技术上更可行,就采用哪种形式的能源。只有通过能源互联互通,才能真正提高能源效率,实现节能减排。比如通过利用弃风、弃光的电能形式,经过电解水变成气的形式,实现不同能量形式之间的转换,也多了一条脱离电网、利用天然气管网的消纳途径。

在自然界中,能源是循环流动的,那么人类能源系统也应该是流动起来;能源只有在流动过程中才能产生最大价值。从技术上看,信息技术和能源转化与储能技术的互相融合正在推动能源互联网建设与发展,但能源互联网归根结底还是要依靠新型能源装备支撑。

能源互联网是基于信息技术和装备技术连起来的复杂系统,最终目的是实现人人可以用得起清洁的、可持续再生的能源, 脱离“物质是能源的载体”这一说法,脱离物质谈能源互联网,就会让能源互联网变成虚的东西,工程上也难以落地。