能源產業高速增長,結構也越來越多元化,各種清潔能源、低碳能源進入能源市場。為提高能效及相關的資源配置效率,國家重新推動了電力市場化改革進程。
儲能作為電力發展的主要環節也不容忽視,例如AB2514法案推動了加州2020年總計1.3GW
儲能項目規劃,但是我國的
儲能產業始終面臨著技術、應用和市場機制的三重挑戰。
2013年至2014年,我國現階段四個與新能源相關的重要領域,分布式發電與微網、輔助服務、用戶側需求相應和電動汽車并網系統開始涌現
儲能的商機與經濟性。
中關村
儲能產業技術聯盟研究總監張靜女士在第三屆
儲能國際峰會發言及《2014年
儲能產業研究白皮書》中表示:
電力
儲能是能源安全體系中的組成部分,它設計到電力的結構調整、節能減排、大氣治理、電力多元化的供應,都能驅動發展,以及技術創新,產業創新,商業模式的創新和大力開展利用國際資源等重要的戰略舉措,已經引起政府、企業和研究機構廣泛的關注和日益的重視。
截至2013年底,中國已運行的
儲能項目裝機規模達51.5MW,較2012年增長了39%。快速增長涉及可再生能源并網、分布式發電及微網、電動汽車等多個方面。特別是分布式發電及微網領域,無電人口用電問題的解決、海島可持續能源體系搭建、分布式光伏的啟動,都為
儲能開啟了大量商機,中國
儲能應用市場潛力巨大。
全球風電儲能裝機量241MW
近年來,隨著我國風電裝機的快速發展,棄風問題也日趨凸顯,2013年平均棄風率為11%,雖然這個數據與去年相比,下降了6%,但整體行業的棄風現象依然嚴峻。目前,我國正在積極采取多種方案解決棄風問題,在眾多解決方案中
儲能逐漸進入各方視野。
2013年底,全球共有40個風電
儲能項目(含運行、在建及規劃中項目),裝機量約241MW,3/2的項目分布在歐美國家。其中美國的風電場
儲能裝機規模占比最大;歐洲
電池儲能技術在風電場中的應用處于初級階段,項目數量和裝機規模都不大;中國逐漸開始開展風電場
儲能示范項目。
鋰離子電池、先進鉛酸電池、液流電池和鈉硫電池是風電場
儲能中應用最多的四種技術,在項目數量、裝機容量方面,份額都超過了80%。
儲能在風電場中的應用主要集中在削峰填谷、跟蹤計劃出力、調頻和平滑風電輸出等領域。
隨著國家政策的鼓勵與扶植,2012年發布的《關于加強風電并網和消納工作有關要求的通知》、2013年《可再生能源電力配額管理辦法》的推行,集中體現了國家能源局促進風電消納的主要思路,而
儲能作為實現大規模風電并網的關鍵技術也被寫入了相關政策文件中。
分布式發電及微網成為儲能熱點應用
分布式發電及微網日益成為能源領域的應用熱點之一,按照國家能源規劃,到2020年,分布式發電的裝機容量將達到2.1億千瓦,占全國總裝機的11%,而
儲能作為分布式發電微網的關鍵支撐技術。
儲能在分布式發電及微網中主要起到穩定系統輸出、起到備用電源作用以及提高分布式發電系統調度靈活性。
CNESA的項目數據顯示,2013年底,分布式發電及微網已經成為
儲能最熱點的應用領域之一,美國、中國及歐洲是發展最快地區,其中美國在項目數量及裝機容量方面都占據世界領先位置,中國位例第二位。
就目前已發展的項目來看,包含
儲能系統的分布式發電及微網項目主要應用于社區、工業、商業、用戶、偏遠地區、軍方等領域。其中,社區類的項目數量是最多的,占所有項目數量的50%,主要分布在美國和日本。其次是海島和偏遠地區類
儲能項目,分別占總項目數量的12%和9%,主要在中國和美國。
儲能在調頻輔助服務中受限
盡管目前大部分布置于電網的大容量
儲能項目,例如用于風電、光伏發電的
儲能系統等,都將調頻作為
儲能要實現的功能之一進行設計,但目前專門針對電力調頻輔助服務市場開展的
儲能項目數量上比較受限。
目前,美國是開展
儲能調頻項目最多的國家,比較知名的項目有紐約州Stephentown 20MG
儲能電站、AES紐約州8MG
儲能電站等。智利也開展了一些調頻
儲能項目,如AES公司在智利北部電網投用的三個
儲能項目。中國也開進行
儲能調頻電站試點,2013年9月,中國第一個調頻
儲能電站北京石景山熱電廠電池
儲能項目正式投運。
儲能在智能建筑中發揮作用
智能建筑的能量體系通常包括能源生產和輸送系統、
儲能系統、終端能源使用系統、智能能源服務系統四個要素。并在智能建筑中為建筑結構打造合理高效、安全可靠的供電系統,保證設備儀器不間斷運行、改善電能質量;
儲能系統和屋頂光伏或小型風力發電機配合,構建分布式微電網體系,優化電力結構,降低用戶的電費支出。燃料電池還可以作為建筑物的電力來源,直接為樓宇提供電力保證;蓄冷蓄熱系統轉移建筑物高峰用電量,在分時電價政策下,為業主節省電力費用。
美國的智能建筑發展主要涵蓋在以智能電網的建設為依托的智慧城市的建設和示范中。如,科羅拉多州的Boulder市智慧城市項目中,融入了智能電網、分布式光伏發電、電動汽車、用戶
儲能系統、能源管理服務網絡等要素。日本的智能建筑主要圍繞智能電網和智能城市進行。歐洲的智能建筑發展也主要體現在智慧城市。瑞典斯德哥爾摩、荷蘭阿姆斯特丹、法國里昂、西班牙馬拉加等城市利用光伏發電、電池系統和節能設備構建正能量樓宇和電動汽車智能充電系統,通過引入用電監控系統和社區能源管理網站,對區域內的電力供需進行有效調控。
儲能市場發展現狀與展望
根據CNESA統計,2013年,除抽水
儲能、壓縮空氣
儲能及儲熱外,
儲能項目總裝機容量達到了736MW,較2012年增長了12%。
北美、歐洲、亞太地區是
儲能項目開展較多的國家。美國擁有全球近一半的示范項目,2013年投運了幾個裝機規模較大的項目,如AES位于Dayton市的40MW調頻項目、毛伊島10MW風電場項目等,使其全球裝機規模首次超越日本,位居第一。歐洲近幾年計劃大力推動可再生能源發電,德國、英國、法國、西班牙等國相繼在2013年開展了若干項目,涉及輸配、智能城市、海島微網等領域,特別是德國目前已有30MW的項目獲得補貼。日本
儲能項目裝機容量僅次于美國,僅NGK公司的裝機量就超過了300MW。
中國
儲能項目近兩年發展較快,分別在可再生能源并網、分布式發電及微網以及電動汽車等領域部署了一些
儲能項目。從應用上看,按裝機容量分,
儲能在可再生能源并網領域的比例最高,占51%,電力輸配、分布式發電及微網、以及輔助服務也是應用的重點領域,分別占比19%、8%以及16%。
從技術上看,截至到2013年,鈉硫電池的裝機比例仍舊最高,約占45%,其次是鋰離子電池和鉛蓄電池,分別占32%和12%。
2013年,中國
儲能項目累計裝機容量從2012年的47.7MW上升至64.9MW,增長率為36%。
從中國的
儲能分布區域來看,其中華北區域項目開展數量最多,東北、西北、華東、華南區域較為平均,西南和華中地區項目開展數量最少。華北地區主要的
儲能應用類型為風電
儲能,國電和風北鎮風電場
儲能項目、龍源法庫臥牛石
儲能項目等是該地區的主要項目。西北地區主要的
儲能類型為分布式發電及微網
儲能,其中又以離網項目居多。華東地區海島分布式發電及微網
儲能項目最多,如舟山市東福山島風光儲柴及海水淡化綜合系統工程。華南地區以配電網側的
儲能應用最為亮眼,其中包含廣為人知的南網寶清
儲能電站項目。另外,海島分布式發電及微網也占有很大比例,包括珠海東澳島智能電網、海南三沙智能微電網項目等。
隨著越來越多的示范項目在中國運行,預計到2020年,中國
儲能市場規模將達到約136.97GW(其中包含抽水蓄能、儲熱等技術),占2020年全國發電總裝機量1800GW的7.6%。
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