新能源儲能系統(tǒng)發(fā)展現狀及未來發(fā)展趨勢

1、新能源儲能系統(tǒng)發(fā)展現狀及未來發(fā)展趨勢目錄第一章 新能源儲能系統(tǒng)相關論述 1.1.1 新能源相關論述 1.1.1.1 新能源定義 1.1.1.2 新能源分類 1.1.2 儲能技術相關論述 1.1.2.1 儲能技術的定義 1.1.2.2 儲能技術的分類 1.第二章 國內外新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)分析 2.2.1 日本新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)分析 2.2.1.1 新能源儲能電池的發(fā)展現狀及未來發(fā)展趨勢 22.1.2 新能源儲能系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢 3.2.1.3 新能源儲能系統(tǒng)在實際中的應用 3.2.2 美國在新能源儲能系統(tǒng)的應用中漫漫求索 4.2.2.1 政策與投資力度 4.2.2.2 儲能技術的經

2、濟性瓶頸 5.2.3 我國新能源儲能系統(tǒng)的現狀 5.2.3.1 儲能是構建智能電網的關鍵環(huán)節(jié) 6.2.3.2 商業(yè)模式不成熟制約儲能發(fā)展 6.第三章 國內外在相關新能源儲能技術上的發(fā)展現狀 83.1 新能源儲能系統(tǒng)的實際應用 8.3.2 創(chuàng)能、節(jié)能與儲能的完美搭配 9.3.3 國內新能源儲能技術瓶頸解析 1.03.3.1新能源科技發(fā)展的核心儲能技術 1. 03.3.2新能源無 "倉庫儲能 "的尷尬 1.03.3.3 儲能技術的突破效應 1.13.3.4"不能等肚子餓了才去種麥子 " 1. 2第四章 新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1.34.1 日本新能源儲能系

3、統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1. 34.1.1 儲能電池的發(fā)展趨勢 1.34.2 我國新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1. 34.2.1 我國智能電網帶動儲能產業(yè)發(fā)展態(tài)勢研究分析 13新能源并網儲能市場發(fā)展前景預測分析 14第一章 新能源儲能系統(tǒng)相關論述1.1 新能源相關論述1.1.1 新能源定義新能源的定義為： 以新技術和新材料為基礎， 使傳統(tǒng)的可再生能源得到現代 化的開發(fā)和利用， 用取之不盡、 周而復始的可再生能源取代資源有限、 對環(huán)境有 污染的化石能源，重點開發(fā)太陽能、風能、生物質能、海洋能、地熱能和氫能。1.1.2 新能源分類新能源一般是指在新技術基礎上加以開發(fā)利用的可再生能源，包括太陽能、 生物質能、水

4、能、風能、地熱能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面與深 層之間的熱循環(huán)等；此外，還有氫能、沼氣、酒精、甲醇等，而已經廣泛利用的 煤炭、石油、天然氣、水能、等能源，稱為常規(guī)能源。隨著常規(guī)能源的有限性以 及環(huán)境問題的日益突出，以環(huán)保和可再生為特質的新能源越來越得到各國的重 視。1.2 儲能技術相關論述1.2.1 儲能技術的定義儲能技術是將電力轉化成其他形式的能量儲存起來， 并在需要的時候以電的 形式釋放。1.2.2 儲能技術的分類目前全球儲能技術主要有物理儲能 （如抽水儲能、 壓縮空氣儲能、 飛輪儲能 等）、化學儲能（如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等） 和電磁儲能 （如超

5、導電磁儲能等） 三大類。目前技術進步最快的是化學儲能， 其 中鈉硫、液流及鋰離子電池技術在安全性、 能量轉換效率和經濟性等方面取得重 大突破，產業(yè)化應用的條件日趨成熟。第二章 國內外新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)分析儲能是智能電網、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微網以及電動汽車發(fā)展必 不可少的支撐技術，具體有5大類17小類應用。雖然儲能的應用貫穿了電力系 統(tǒng)的發(fā)電、輸配電、用電、可再生能源的接入和輔助服務多個環(huán)節(jié)， 但相對產業(yè) 化首先發(fā)生在輔助服務和用戶端的分布式發(fā)電和微網領域。目前美、日兩國儲能發(fā)展最快，已經在個別領域實現了產業(yè)化，而儲能在中國市場的發(fā)展則剛剛起步。2.1日本新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)

6、分析2.1.1新能源儲能電池的發(fā)展現狀及未來發(fā)展趨勢【國際電力產業(yè)網】6月26日訊在這個減低排放為產業(yè)首要發(fā)展任務的年 代，再生能源的發(fā)展幾乎搶盡了石油產業(yè)的風采。再生能源的范疇，近十年期間除了創(chuàng)能與節(jié)能之外也開始緩步延伸到了儲能系統(tǒng)發(fā)展，部分區(qū)域也開始進行相 關補助的計劃研擬。據En ergyTre nd的探訪與調查了解，儲能系統(tǒng)初步需求將從 地方的急難救助系統(tǒng)開始，使用規(guī)格以大型儲能緊急備用電源系統(tǒng)為主，未來則將逐步滲透至家庭儲能設備，朝著小型而分散的能源發(fā)展，以降低白日的尖峰用 電負載，這也將會帶動電池產業(yè)的蓬勃發(fā)展。電動車產業(yè)（次世代自動車）雖然消耗電池的數量甚高，但是在基礎建設尚 未

7、成熟且周邊延伸產業(yè)尚未成形之際，于近五年內仍舊難以大規(guī)模普及； 反觀儲能電池（蓄電池）產業(yè)除搭配可再生能源做應用， 也可單獨使用作為緊急備用電 力系統(tǒng)，未來的市場需求可期。根據日本METI預估（圖2-1），全球儲能系統(tǒng)需 求將隨著智能城市的興起而成長，以日本市場而言，因為災害所促成的城鎮(zhèn)再造 機會，將更加速落實新型態(tài)能源應用的進程，預估從2012年開始在日本市場會有明顯的成長需求，未來五年更會快速擴展至全球各主要城鎮(zhèn)地區(qū)。圖2-1日本儲能電池應用發(fā)展期程2.1.2新能源儲能系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢對于日本而言，能源獨立，已是刻不容緩的事情。 2011年日本福島大地震 之后，核災的問題讓日本開始重視再

8、生能源的實際應用，2012年第一季度甚至開始計劃關閉所有核電廠，而太陽能將會是未來的重要發(fā)電方式之一。目前來說，日本年度太陽能需求約在 3.6GW，未來在2020年將計劃提升至 28GW （圖2-2），以日本的太陽能電網屬性來說，大多是走向分布式發(fā)電，而非 美國此類集中式的方式。分布式太陽能系統(tǒng)的精神意涵，在于現地生產在地使用， 因此在太陽能以及儲能系統(tǒng)在搭配上將有可能以家用為單位進行推廣。連帶的使其系統(tǒng)設計將更有機會將輕巧的儲能系統(tǒng)導入到生活之中。2011年8月日本計劃從當前的裝機容量 3.69GW到2020年太 陽能產電量達28GW，這是一個大的飛躍。2011年11月1、 自給自足的能量比

9、率將要增倍，從目前的38% 上升到大約70%。2、在能源資源結構中不浪費能源的比率從目前的34%上升到70%。3、 來自居民消耗能量部分排放的CO2將要減半。圖2-2日本新能源儲能系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢Source:E nergytre nd20122.1.3新能源儲能系統(tǒng)在實際中的應用地震對于日本所帶來的影響，除了是對于天災預防所促成的警惕以外， 對核 能所產生的風險問題也讓整體能源產業(yè)面臨到重新思考的地步。對于東北地區(qū)而言，所產生的災害是全面性的，也因此讓日本期待新一波的造鎮(zhèn)精神能夠落實于 重建區(qū)（圖2-3）。過去的再生能源系統(tǒng)的搭配大多是建置在獨棟式建筑，此類建筑無論是空間 或者面積都較為具

10、有彈性，然而舊式的配電設備難以做大幅度的變動， 換句話說 再生能源在導入上仍有其限制。當新式建筑與配電系統(tǒng)重新規(guī)劃之際， 再生能源 導入則變得更能發(fā)揮其獨立能源的特點。同時個別建筑在電力設計的改變也將能 夠塑造出城鎮(zhèn)等級的能源管理，讓電力供應能夠在特定區(qū)域內互通有無進，讓創(chuàng)造閑置能源的家庭電力能夠支援正在耗電的區(qū)域，達成能源分享的目的。舊的建筑物可持續(xù)發(fā)展的小鎮(zhèn)圖2-3日本新能源儲能系統(tǒng)在實際中的應用Source:E nergyTre nd2012舊的建筑物 最低限度的能源使用 花更多的能量回收設備 缺乏總的能源效率可持續(xù)發(fā)展的小鎮(zhèn) 太陽能電池板技術不僅可以為家庭提供電源而且可以把未使用的能源

11、存儲 到家庭的儲能電池中 交通基礎設施用頭腦中設計的電動車日本擊出全球民生新能源儲能系統(tǒng)市場的第一球。2.2 美國在新能源儲能系統(tǒng)的應用中漫漫求索伴隨新能源產業(yè)的快速發(fā)展， 綠色電力對傳統(tǒng)電網造成愈加嚴重的沖擊。 電 網規(guī)模的儲能技術應用作為最優(yōu)化解決方案逐漸受到各個大力發(fā)展新能源的國 家的重視。美國電力儲能協(xié)會 ESA 負責人 Brad Roberts 日前對【中國儲能網】 海外特約記者表示： 雖然目前明顯還不是儲能應用的黃金時間， 但我們已經可以 看到其巨大的市場潛力。杜克能源發(fā)言人Brad Roberts對此表示：我們對大規(guī)模儲能技術十分感興趣， 優(yōu)秀的儲能技術是我們賴以發(fā)展的保障。該公

12、司運營超過 1000MW 裝機能力的 風電場。目前，杜克能源正在安裝世界上最大的 36MW 風電儲能系統(tǒng)，以配備其 153MW 裝機容量的 Notrees 風電項目，從而實現平滑電力輸出、谷電峰用的效 果。在美國德克薩斯州，有將近 11000MW 的發(fā)電量來自于風電。由于儲能技術 還不足以普遍應用，當地電網運營商不得不依賴燃氣發(fā)電廠進行調頻。由于儲能技術還不夠經濟，杜克能源 Notrees風電項目所安裝的儲能電池系 統(tǒng)得到了美國能源部提供的 2200 萬美元資金支持，以保障該項目的順利實施。 該儲能電池系統(tǒng)采用了 Xtreme 的高級電池技術。2.2.1 政策與投資力度談及儲能領域的投資于政策

13、支撐，美國電力儲能協(xié)會ESA 負責人 BradRoberts 對【中國儲能網】海外特約記者表示：美國能源部為促進儲能技術研發(fā) 而設立 1.58 億美元的專項激勵基金的這一行動產生了連鎖效應，引發(fā)了產業(yè)界 對電池、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等其他儲能技術高達 7.8 億美元的投資。2010 年 9 月 29 日，加州州長施瓦辛格簽署眾議院法案（ AB）2514 號，得 益于 2514 號法案的效果，加州已經開始著手進行儲能標準組合的研究。根據安永會計事務所的報告， 美國儲能技術在今年第二季度共吸引投資總額 1.503 億美元。與去年同期相比增加 4%，其中最大的一筆投資是通用壓縮儲能公 司（Gene

14、ral Compression InC獲得的5450萬美元的投資。這家開發(fā)創(chuàng)新型的大 規(guī)模壓縮空氣儲能系統(tǒng)的公司（Gen eral Compression Inc）位于馬薩諸塞州，成 立于 2006 年。在 2011 年 6 月 7 日獲得融資總額達 5450 萬美元。該公司的第一 個項目目前正在德克薩斯州建設，合作方為康菲石油公司。2.2.2 儲能技術的經濟性瓶頸美國電力儲能協(xié)會 ESA 負責人 Brad Roberts 對【中國儲能網海】外特約記 者表示：雖然在過去的幾年內， 儲能技術成本已經得到了顯著下降， 但總體看來， 當前的儲能技術離可再生能源接入的要求依然有很長的距離。 舉個例子來

15、看， 在 總投資4360萬美元的杜克能源Notrees風電儲能項目中，每千瓦的儲能成本依 然高達 1211美元 （$43.6 million/36,000 kilowatts = $1,200） ，但我們可接受的目標 是 400 美元。美國麻省理工學院化學材料系教授 Don aid R Sadoway曾經對此表示：在這 一新興市場領域， 儲能技術的價格成本很高。 一個 MW 級的儲能系統(tǒng)的總體成 本顯然比單體電池的成本高出很多，這涉及到多方面的技術因素。抽水蓄能無疑是最為經濟的儲能方式， 壓縮空氣儲能的經濟性也被看好。 但 兩者均受制于地理環(huán)境而無法得到全方位的應用。 而較為傳統(tǒng)的鋰電池在大規(guī)

16、模 電網儲能領域的應用一直備受爭議。 但鋰電鼻祖 A123 似乎對其產品在電網儲能 領域的應用十分自信。和 A123 有良好合作關系的 AES 儲能公司副總裁 John Zahura nci對【中國儲能網】海外特約記者表示：當我們按比例放大單個項目時， 我們發(fā)現其儲能成本明顯下降。 AES 儲能公司正在安裝一個 32MW 的鋰電儲能 系統(tǒng)，以配套其 100MW 的 Laurei Mountain 風電場（ AES 西佛吉尼亞州 32MW 風電儲能項目開建）。該鋰電儲能系統(tǒng)應用的就是 A123 的儲能系統(tǒng)， A123 宣稱 其大規(guī)模儲能系統(tǒng)的鋰電池組一致性問題得到了很好的解決， 當前全球有多個項

17、 目使用了 A123 的大規(guī)模鋰電儲能系統(tǒng)。2.3 我國新能源儲能系統(tǒng)的現狀從中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟儲能專業(yè)委員會了解到，從 2000年到 2011年底，全球儲能項目（不含抽蓄）在電力系統(tǒng)的累計裝機量超過548MW （兆瓦），年復 合增長 41%。2009 年增幅超過 250%， 2011 年增長 65%。目前，日本和美國是 應用最多的國家，在全球中分別占 41%和 39%，中國占 4%。截止到 2010 年底， 全球抽蓄總裝機量達到123GW（吉瓦），中國裝機總量約16GW, 2015年計劃達 到41GW。目前，我國大約有近40個儲能示范項目，而規(guī)模在1000千瓦的儲能 項目除了國網主要投資

18、的張北風光儲蓄輸電項目外， 就是南方電網投資的總容量 為 10000 千瓦的儲能項目以及國電集團和風錦州塘坊儲能型風電場 5000 千瓦的 儲能系統(tǒng)示范項目， 但是這些儲能項目僅起示范、 探索性作用， 不具備產業(yè)化意 義。6 月中旬，第二屆北京國際儲能大會在北京國際會議中心召開，中國科學院 副院長李靜海在會上指出： “儲能科學與技術對于可再生能源的利用和節(jié)能意義 重大。”儲能是智能電網、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微網及電動汽車發(fā)展 必不可少的支撐技術， 因此儲能產業(yè)正成為新能源領域投資的熱點之一。 但同時， 由于儲能容量有限、受商業(yè)模式不成熟、相關技術標準體系缺失等因素的影響， 儲能產業(yè)發(fā)展

19、還需加強交流，各取所長，共同發(fā)展。2.3.1 儲能是構建智能電網的關鍵環(huán)節(jié)“隨著可再生能源體系和技術發(fā)展的不斷成熟， 無論在中國， 還是在英國， 越來越多風電、 太陽能光伏發(fā)電正在接入電力系統(tǒng)， 這對電網的安全穩(wěn)定運營造 成影響。 那么，如何平衡電力供需 ?如何解決發(fā)電側間歇式的問題 ?發(fā)展更多的儲 能技術是一種很好的解決辦法。 ”英國皇家工程院院士 Richard Williams 在第二屆 北京國際儲能大會上表示。近年來，隨著我國電網運營面臨用電負荷持續(xù)增加、 間歇式能源接入占比擴 大、調峰手段有限等諸多困難， 儲能技術尤其是調峰電源得到了空前發(fā)展。 據介 紹，儲能技術主要有物理儲能 （如

20、抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等 ） 、化 學儲能 （ 如各類蓄電池、可再生燃料電池、液流電池、超級電容器等 ） 和電磁儲 能 （如超導電磁儲能等 ） 等。這些儲能技術的技術水平、發(fā)展趨勢、應用前景各 不相同。目前抽水蓄能技術相對成熟， 功率和儲能容量規(guī)模可以做的很大， 對于控制 電網的穩(wěn)定和安全性及接入可再生能源都能發(fā)揮巨大作用，但存在受地勢影響 大、響應速度較慢等缺點 ;鉛酸電池技術成熟，是目前最實用的儲能系統(tǒng)，但因 鉛是重金屬污染源，因此鉛酸電池不是未來的發(fā)展趨勢 ;鋰離子電池成本較高， 產品性能目前尚無法滿足儲能要求，且其經濟性無法實現商業(yè)化運營。有研究表明，單一的儲能技術很難同時滿

21、足能量密度、 功率密度、儲能效率、 使用壽命、 成本等性能指標， 如果將兩種或兩種以上性能互補性強的儲能技術結 合，可以取得較好的技術經濟性能。目前，我國正在建設的堅強智能電網以可再生能源的大規(guī)模利用和智能化為 主要特征， 發(fā)電形式將是大型集中式發(fā)電和分布式發(fā)電相結合， 電力系統(tǒng)中的儲 能系統(tǒng)也將分為大規(guī)模集中式儲能系統(tǒng)和大規(guī)模分布式儲能系統(tǒng)。 因此，沒有任 何一種儲能技術可以全面滿足智能電網接納分布式能源的需求。 為適應智能電網 的發(fā)展， 我國除發(fā)展抽水蓄能外， 還應大力發(fā)展布置靈活的電池儲能技術， 如鋰 離子電池、鈉硫電池以及超級電容器等。2.3.2 商業(yè)模式不成熟制約儲能發(fā)展儲能技術擁有

22、廣泛的應用前景，但實現規(guī)?；瘍δ苁莻€世界性難題。例如， 目前我國風電儲能示范項目達幾十個， 但真正上規(guī)模、 達兆瓦級的僅有國網的張 北項目和南網的儲能示范項目。其中，南網的儲能示范項目為 10 兆瓦，張北項 目為 20 兆瓦。因此，儲能技術要在我國電力系統(tǒng)中大規(guī)模應用還需克服技術、 成本等諸多問題，還需下大力氣發(fā)展多種儲能技術，實現自主創(chuàng)新。對此，與會嘉賓指出：“在加大儲能技術研發(fā)力量的同時，要建立適合我國 的大容量新能源及儲能技術的技術標準、安全標準、接入標準等標準體系。 ”嚴 格的技術標準和規(guī)范化管理是驅動儲能產業(yè)發(fā)展的重要動力。 如西班牙就規(guī)定風 電在上網前必須向電網提供風機出力曲線和發(fā)

23、電短期預測曲線， 誤差不能超過一 定比例，否則將受罰，這就會讓發(fā)電商主動采用預測技術和儲能技術?！皩δ芷髽I(yè)來說，首先要考慮的是生存。 市場決定研發(fā)，商業(yè)模式不成熟， 儲能產業(yè)就難以發(fā)展。 目前我國的分布式儲能已有一定市場， 而大規(guī)模集中儲能 還未形成有效市場。 ”環(huán)宇集團董事長李中東指出。 英國謝菲爾德大學教授 Peter Hall 也認為：“可再生能源發(fā)電的價格因時段、季節(jié)不同而不同，我們必須考慮 如何在儲能方面掙錢。 ”因此，儲能產業(yè)的發(fā)展除技術進步外，還需政策上的配 套，如合理拉開不同供需時段的電價， 使得儲能的削峰填谷有利可圖， 這樣就會 吸引更多的市場力量參與進來。近日，科技部發(fā)布

24、的智能電網重大科技產業(yè)化工程“十二五”專項規(guī)劃 將“大規(guī)模儲能系統(tǒng)” 列為九大重點任務之一， 以及我國即將實施的階梯電價對 推動儲能產業(yè)的發(fā)展無疑是個好消息。7第三章國內外在相關新能源儲能技術上的發(fā)展現狀目前全球儲能技術主要有物理儲能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能 等）、化學儲能（如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等） 和電磁儲能（如超導電磁儲能等）三大類。下圖（圖 3-1）介紹儲能技術的發(fā)展現狀。8配電環(huán)節(jié)輪屯環(huán)節(jié)發(fā)電環(huán)¥#抽水蕃能£輪舖能MS電池壓縮空氣儲能超導磁儲能趙級曲容器液流電池儲能微型空吒壓縮儲能jmm-氫靜陡twlOOkB為 E10MW

25、圖3-1儲能技術的發(fā)展現狀東潤環(huán)能在儲能系統(tǒng)技術領域和應用領域始終與國內外科研機構和企業(yè)保持著緊密的聯(lián)系，包括鈉硫電池領域的領先者日本NGK公司、中國科學院上海硅酸鹽研究所，超導儲能領域的領先者美國Bruker ETS公司、美國超導公司、中國科學院電工所以及磁懸浮飛輪儲能領域的領先者美國Active Power公司。3.1新能源儲能系統(tǒng)的實際應用由于風能、太陽能、海洋能等多種新能源發(fā)電受到氣候和天氣影響，發(fā)電功 率難以保證平穩(wěn)，而我們知道電力系統(tǒng)要求是供需一致，電能消耗和發(fā)電量相等， 一旦這平衡遭到破壞，輕則電能質量惡化，造成頻率和電壓不穩(wěn)，重則引發(fā)停電 事故，為了解決這一問題，在風力發(fā)電、太

26、陽能光伏發(fā)電或者太陽能熱發(fā)電等新 能源發(fā)電設備中都配備有儲能裝置， 在電力充沛時，多余電力可以儲存起來，在 晚上、弱風或者超大風發(fā)電機組停運或者停運機組過多，發(fā)電量不足的時候釋放出來以滿足負荷需求。下圖（圖3-2 ）中，儲能電池系統(tǒng)在模組連結上，可與市 電電網做連結，提供電力在離峰與尖峰之間作為電力需求緩沖，同時與新能源結合，讓電力來源可以兼具獨立性與環(huán)保性。9I ntemab Power.Con s umNight 一 Dawn23:00-07:00Dawn B/ening07:00-18:00Excess 戶 ower圖3-2儲能系統(tǒng)在新能源中應用的示意圖Source:E nergyTre

27、 nd20123.2倉U能、節(jié)能與儲能的完美搭配18:OO-23:OO一個完整的新式再生能源系統(tǒng)，在過去來說大部分所見是節(jié)能與創(chuàng)能模組相 結合，例如太陽能搭配LED路燈即是一例，往往忽略掉儲能系統(tǒng)的優(yōu)化與延伸， 因此大多選用效能較低的鉛酸電池做為其過渡的搭配組合。新能源可與高效率儲能電池做良好的搭配，然而目前的太陽能系統(tǒng)大多是以 并網的方式存在，原因在于現行的電力系統(tǒng)并不適合大規(guī)模電力反饋的機制，且在升降電壓過程的電力回收效率也并不理想， 因此大規(guī)模的太陽能系統(tǒng)大多是架 設在發(fā)電廠周遭，以減少其他的電力系統(tǒng)困擾。事實上，太陽能、發(fā)光二極管以及電池都是直流電驅動的元件， 因此當創(chuàng)能、 節(jié)能以及儲

28、能系統(tǒng)整合成為一個系統(tǒng)的時候（圖3-3），電力使用效率將能夠達到 最高。然而，在目前的電力結構上，因為考慮到發(fā)電成本以及電力傳輸的流動性， 大部分的電力來源仍以交流電為主，使得大城市地區(qū)在三種模組系統(tǒng)的整合應用 上仍十分少數，而偏遠地區(qū)受限于電力普及等問題， 會因為便利性關系而犧牲成 本考量，采用創(chuàng)能、節(jié)能、儲能三種模組結合的整合式裝置架構。ChargerBatteryInverter圖3-3完整的綠色能源系統(tǒng)搭配103.3國內新能源儲能技術瓶頸解析3.3.1新能源科技發(fā)展的核心一儲能技術在北京剛閉幕的"風電與電網協(xié)調發(fā)展"課題階段性成果發(fā)布會上，國家能 源局新能源與可再生

29、能源司副司長史立山指出，發(fā)展風電是解決我國能源環(huán)境 問題的重要措施，而解決風電的并網運行問題則是我國風電大規(guī)模發(fā)展的基礎。中國電力科學院教授戴慧珠指出，對于風電這類具有間歇性的能源產品， 與其他產品的不同之處就在于它產品的生產、運輸、消耗同時發(fā)生。因為沒有 一個倉庫儲存。在轉變發(fā)展方式、發(fā)展低碳經濟的要求下，新能源擁有著廣闊的前景，而 當下面臨的瓶頸也促使越來越多的企業(yè)和研究人士把目光投向儲能技術上。在研究者看來，儲能技術的突破或將能夠緩解不同電力之間的利益之爭， 推動新能源產業(yè)的快速發(fā)展，更重要的是能夠高效利用清潔能源，改變我國能 源構成比例，促進節(jié)能減排。更大的意義在于大力推動中國的儲能技

30、術研發(fā)， 促進儲能產業(yè)化應用，這將促進我國新能源科技的發(fā)展。因此，有儲能專家認為，解決間歇性和隨機性是目前有效利用這類新能源 的核心問題之一，而這其中，儲能產品的開發(fā)和應用又是新能源科技發(fā)展中的 核心問題之一。3.3.2新能源無"倉庫儲能"的尷尬"現在風力發(fā)電的情況，有點像公路上的汽車。車多路少，特別擁擠"，戴慧珠認為，風電并網難題已經成為風電發(fā)展的最大瓶頸。她指出，由于我國的 風電發(fā)展超出預期，而我國的電網設計是按照原有的預想速度發(fā)展，所以導致 風電項目雖然上馬，卻不能實現全部電能上網。如火如荼的風電建設引起了風電是否會過剩的擔憂，而真正的根源在于風

31、電上網遭遇兩大難題。首要因素是利益紛爭。在電網承載有限的情況下，風電的發(fā)展將不可避免 地同火電與水電發(fā)生運輸線路和市場的爭奪。史立山曾在公開場合表示，隨著 我國風電規(guī)模的擴大，我國風電發(fā)展面臨的環(huán)境發(fā)生了變化。風電發(fā)展面臨的 制約由設備制造能力制約變成了市場制約。究其原因在于風能資源與電力市場 不匹配。風能資源豐富的地區(qū)用電市場小，在全國的大市場來看，卻又面臨著 風電并網和運行難的問題。他直言，"這既與電網結構和輸運能力有關，也與認 識水平、管理體制有關，而核心是如何調整好各方面的利益關系。"其次，部分新能源產業(yè)的發(fā)展也受自身的特性所限。戴慧珠指出，小的風 電會引起電能質量

32、、電壓的問題，大規(guī)模的電源還會引起穩(wěn)定性問題和調峰、 調頻的問題。其他的電源比如說火電、水電，都是可以聽從調度的，核電一般 是發(fā)基荷，就是一個比較穩(wěn)定的基本負荷，火電、水電是聽命令，風電從能源 上來說是隨機的。牟峰為本刊分析，以風電和光伏發(fā)電為例，其都具有間歇性，并不是在最 需要的時候出現。 "甚至是在你不要的時候大量發(fā)電 "。帶來的直接問題是，電 力質量受電壓波動和頻率波動等因素影響，質量難以保證。在電力調頻上，頻 率波動更加頻繁。在電力調峰方面，調峰任務更加繁重。電網公司暫時無法接 納這么多的風電，目前的電網從現有基礎上無法消納，進一步的影響則表現為 新能源投資效率的低

33、下。專家指出，風場投資不能有效利用便是一個例子。截止到 2009 年年底，我 國風電并網 1613 萬千瓦，但尚有 500 萬千瓦未能并網。在東北地區(qū)、內蒙古大 部分地區(qū)，冬天風電遭棄現象嚴重。甘肅酒泉風電基地是我國規(guī)劃建設的第一座千萬千瓦級風電示范基地，根 據建設規(guī)劃，到 2010 年，酒泉風電裝機容量將達到 516 萬千瓦， 2015 年將達 到 1271 萬千瓦以上。目前，甘肅風電行業(yè)發(fā)展的瓶頸已經逐漸顯現。發(fā)電容易 輸送難、電網調峰能力不足等成為最大的制約，隨著未來風電基地的建設，輸 運難的矛盾將更加凸顯。受訪專家說，不止風力發(fā)電，未來無論是新能源汽車、電動車還是太陽能 光伏發(fā)電等，其

34、大規(guī)模推廣和商業(yè)化應用，除政策等宏觀環(huán)境外，前提和關鍵 在于高效、綠色的儲能技術和產品。3.3.3 儲能技術的突破效應業(yè)內觀點認為，困擾能源業(yè)發(fā)展的核心問題 新能源并網問題，在近期 解決無望。新能源、智能電網、電動汽車，這未來三大新興產業(yè)的發(fā)展瓶頸都 指向了同一項技術 儲能技術。有專家介紹，儲能技術是將電力轉化成其他形式的能量，并在需要的時候 以電的形式釋放。主要包括三方面：一是物理儲能，代表技術有抽水儲能、壓 縮空氣儲能、蓄冰儲能等，該種儲能方式儲能媒介不發(fā)生化學變化，效率較低。二是化學儲能，代表技術為鉛酸電池、鋰電池、釩電池、鈉硫電池等。此 種方式的充放電過程伴隨儲能介質的化學反應或者變價

35、，不足之處在于電池壽 命相對有限。三是其他儲能，包括超導儲能、飛輪儲能及超級電容等，這種方式電能以 電磁能、動能等形式進行儲存，充放電速度快，效率可以非常高。在諸多的儲 能類型中，燃料電池、液流電池和超導儲能等都處于發(fā)展中。儲能技術的發(fā)展和應用，將有助于打破風電、光伏發(fā)電等的接入和消納瓶 頸問題，能夠降低配套輸電線路容量需求，緩解電網調峰壓力。同時還能夠消 除風電、光伏發(fā)電的波動，改善電力質量，降低離網電力系統(tǒng)的運行成本和碳 排放。 "這也是未來智能電網的重要組成部分。 "中國電力科學研究院電工研究所所長來小康指出，儲能電池對國家電網具 有重要意義，是實現電網互動化管理的有

36、效手段。儲能電池在電網中的應用主要分跟蹤負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，降低功率預測偏差，也可以采用分布式儲能技術 解決局部電壓控制問題，促進節(jié)能減排、設備應用充分高效、減少資源浪費、 提高用電可靠性、改善電能質量。對于發(fā)展儲能技術的重要意義， 早在 2009 年 5 月 26 日在北京舉行的 "首屆 國際儲能技術大會 "上，中國工程院院士楊裕生就強調，發(fā)展規(guī)模儲能產業(yè)關系到國計民生，具有越來越重要的社會地位和經濟地位。國務院發(fā)展研究中心張永偉博士則指出， 發(fā)展儲能產業(yè)不僅僅是技術手段， 還應該上升到產業(yè)層面，甚至國家戰(zhàn)略層面；國家應該進一步明確

37、發(fā)展儲能產 業(yè)的戰(zhàn)略意義，推動節(jié)能環(huán)保、新能源、增強國家電網能力、提高國家競爭力。3.3.4"不能等肚子餓了才去種麥子國家"973"項目 "大規(guī)模高效液流儲能電池技術的基礎研究 "首席科學家、中 科院大連化學物理所研究員張華民指出，可再生能源和智能電網的發(fā)展都已受 到國家重視，但是儲能技術的發(fā)展遠遠跟不上新能源技術的發(fā)展需要。隨著儲能技術地位和作用的凸顯，儲能技術的研究逐漸引起重視，標志之 一便是中國儲能電池產學研技術創(chuàng)新聯(lián)盟于 2009年 11月在天津籌備成立。從 世界范圍來看， 由于新能源和智能電網的發(fā)展， 儲能技術受到前所未有的關注， 歐

38、盟、韓國、日本等也都設立專項經費支持儲能技術的研究與開發(fā)。儲能是一個產業(yè)鏈很長的產業(yè)。儲能產業(yè)的發(fā)展，首先需要國家在關鍵材 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上，進行研究 開發(fā)及儲能電池系統(tǒng)的應用示范。牟峰說，日本政府和美國政府對先進儲能技 術的支持力度最大，也最持久。2009年 11月，美國能源部長朱棣文宣布投資 6.2 億美元資助先進智能電網 技術示范項目和綜合系統(tǒng)， 共資助 32 個示范項目， 大規(guī)模的儲能技術被放到了 首位。1986 年，日本就成立了超導儲能研究會， 任務是實現超導儲能的實際應用， 為日本超導儲能技術的獨立發(fā)展做出貢獻。目前，日本在鈉硫電池領域也處

39、于 較為領先的位置。但在專家看來，目前的儲能技術在世界范圍內都還沒有勝出者。在儲能領 域，各國都處于產業(yè)應用的初級階段，我國與國際先進水平差別不大，加大儲 能技術的研發(fā)力度有助于我國在未來的國際競爭中占據有利地位。"目前儲能技術的開發(fā)遠遠落后于風能和太陽能的發(fā)展， 各國都急于發(fā)展儲 能技術。 "張華民說，技術成熟度低、示范應用經驗少是國內儲能技術普遍存在 的問題。儲能專家介紹，我國在儲能技術的研究和應用上應該說總體上與國外有一 定的差距，但在不同的細分技術方面，我國在極少數技術領域具有世界領先的 技術，例如，在釩電池技術方面，普能公司收購加拿大 VRBPower 公司以后，

40、 我們可以代表世界領先水平，但在更多的儲能技術上，我們和國際先進水平還 存有相當的差距；從產業(yè)鏈上來看，我國的儲能技術和國際先進水平差距就更 大。" 不能等肚子餓了才去種麥子 "，楊裕生在提到儲能技術研究的重要性和迫 切性時，作了一個形象的比喻。他認為，規(guī)模儲能技術及其產業(yè)不是一個立即就能賺錢的行業(yè)，需要政府 的優(yōu)惠政策。政府應將規(guī)模儲能技術及其產業(yè)化應用，列為"十二五 "規(guī)劃的重大專項，加強儲能技術基礎研究的投入，切實鼓勵創(chuàng)新，掌握自主知識產權。 同時，從規(guī)模儲能技術發(fā)展起始就重視環(huán)境因素，防治環(huán)境污染；充分發(fā)揮儲 能在節(jié)能減排方面的作用，把對新能源的

41、鼓勵政策延伸到儲能環(huán)節(jié)第四章 新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢4.1日本新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢4.1.1儲能電池的發(fā)展趨勢電動車產業(yè)（次世代自動車）雖然消耗電池的數量甚高，但是在基礎建設尚 未成熟且周邊延伸產業(yè)尚未成形之際， 于近五年內仍舊難以大規(guī)模普及； 反觀儲 能電池（蓄電池）產業(yè)除搭配可再生能源做應用， 也可單獨使用作為緊急備用電 力系統(tǒng)，未來的市場需求可期。根據日本METI預估（圖4-1），全球儲能系統(tǒng)需 求將隨著智能城市的興起而成長，以日本市場而言，因為災害所促成的城鎮(zhèn)再造 機會，將更加速落實新型態(tài)能源應用的進程，預估從2012年開始在日本市場會有明顯的成長需求，未來五年更會快速擴展至全球

42、各主要城鎮(zhèn)地區(qū)。 氧右 憑*B 太迪 IT迭總痢酸斑圖4-1日本儲能電池應用發(fā)展期程4.2我國新能源儲能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢“未來十年，我國非化石能源裝機比重不斷上升，電力負荷特性對電力保障 帶來很大壓力，新能源發(fā)展也對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來新的考驗”，“在這種 情況下，需求調節(jié)將成為促進電力供需平衡調節(jié)的措施之一，系統(tǒng)控制能力提高則有助于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 此外，提高儲能能力將有效應對電力需求特 性與負荷特性的差異。因此，儲能在未來的幾年中，將迎來大發(fā)展?！?.2.1我國智能電網帶動儲能產業(yè)發(fā)展態(tài)勢研究分析5月23日，中電聯(lián)規(guī)劃與統(tǒng)計信息部分析處副處長侯勇在“儲能國際峰會2012 “會上表

43、示。儲能是智能電網、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微網以及電動汽車發(fā)展必 不可少的支撐技術。在智能電網建設以及電動汽車產業(yè)的大力發(fā)展下， 儲能正成 為新能源領域投資的又一個熱點。預計到2020年，國內整個儲能產業(yè)的市場規(guī)模至少可達 6000億元。他認為， 鉛酸電池是當前最成熟的技術， 液流、鈉硫電池也是目前相對成熟的新技術， 而 未來，壓縮空氣儲能技術具有很大的發(fā)展空間。國網能源研究院副總經濟師兼能源戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所所長白建華表示，為滿足未來我國電力需求及清潔化發(fā)展目標，2015年全國電源總裝機將達15億千瓦 左右，2020年將達19億千瓦左右（見圖4-2）。而未來十年，我國非化石能源裝 機比重

44、將不斷上升。他表示，預計水電裝機比重將基本保持不變，未來10年保持在20%左右；煤電裝機比重持續(xù)下降，由2010年的68%下降到2015年的65% 和2020年的60%；非化石能源裝機比重不斷上升，由2010年的25%上升到2015 年的30%和2020年的34%;調峰電源，包括抽水蓄能、燃氣發(fā)電等裝機比重將 增大，由2010年的4.4%上升到2015年的4.8%和2020年的6.2%。在這種能源 發(fā)展的大背景下，儲能技術尤其是調峰電源將得到大發(fā)展。全國電源總裝機容量（單位億千瓦）圖4-2全國電源總裝機容量“儲能國際峰會2012”由國家能源局、工信部、國家標準委、中關村國家 自主創(chuàng)新示范區(qū)指導

45、，中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟專業(yè)委員會聯(lián)合中國電器工業(yè)協(xié) 會共同主辦。會議邀請了美國、德國、日本、中國等多個國家的業(yè)內權威和產業(yè) 精英，深入探究儲能在可再生能源并網、分布式和微網系統(tǒng)、電力輔助服務三個 核心領域的應用，同時全面解析各自國家儲能的產業(yè)政策、 市場機制、技術方案 及盈利模式，并發(fā)布了儲能產業(yè)研究白皮書2012。4.2.2新能源并網儲能市場發(fā)展前景預測分析近年來，國內風電運行過程中的“棄風”、“脫網”現象日益突出，不僅影響 到風電場的經濟性，更打擊了風電投資的積極性。對此，多位專家在上周舉行的 “2012儲能國際峰會”上表示，應當用儲能來調節(jié)風電利用，提高可再生能源 并網發(fā)電的效率。業(yè)內人士認為，未來電網級儲能的需求會逐漸提升且市場空間 巨大。1、“棄風”、“脫網”頻發(fā)所謂棄風，是指在風電發(fā)展初期，風機處于正常情況下，由于當地電網接納 能力不足、風電場建設工期不匹配和風電不穩(wěn)定等自身特點導致的部分風電場風 機暫停的現象。2011 年以來，由于受本地消納能力和外送