過去幾十年，中國經(jīng)歷了高速的經(jīng)濟發(fā)展，但也為此付出了沉重的環(huán)境代價，能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫。伴隨我國新能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，儲能技術及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日漸成為各方關注的重點。

儲能應用主要集中在可再生能源發(fā)電調(diào)峰、分布式能源及微電網(wǎng)、電力輔助服務、電力質(zhì)量調(diào)頻、電動汽車充換電等，是解決新能源電力儲存的關鍵，也因此備受企業(yè)青睞。但在技術路線眾多的前提下，誰能在經(jīng)濟性、工藝上突圍，才是搶占市場的關鍵。

能源變革的迫切需求

日益增長的能源消費，特別是煤炭、石油等化石燃料的大量使用對環(huán)境和全球氣候所帶來的影響，使得人類可持續(xù)發(fā)展的目標面臨嚴峻威脅。據(jù)預測，如按現(xiàn)有開采不可再生能源的技術和連續(xù)不斷地日夜消耗這些化石燃料的速率來推算，煤、天然氣和石油的可使用有效年限分別為100年?120年、30年?50年和18年?30年。顯然，21世紀所面臨的最大難題及困境可能不是戰(zhàn)爭及食品，而是能源。

對新能源和可再生能源的研究和開發(fā)，尋求提高能源利用率的先進方法，已成為全球共同關注的首要問題。

近幾十年來，儲能技術的研究和發(fā)展一直受到各國能源、交通、電力、電信等部門的重視。電能可以轉(zhuǎn)換為化學能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)存儲，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學和相變儲能四大類型。其中物理儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能;電磁儲能包括超導、超級電容和高能密度電容儲能;電化學儲能包括鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能;相變儲能包括冰蓄冷儲能等。

儲能本身不是新興的技術，但從產(chǎn)業(yè)角度來說卻是正處在起步階段。截至目前，中國沒有達到類似美國、日本將儲能當作一個獨立產(chǎn)業(yè)加以看待并出臺專門扶持政策的程度，尤其在缺乏為儲能付費機制的前提下，儲能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化模式尚未成形。

當前我國儲能技術的現(xiàn)實需求有如下幾方面：

1.風力發(fā)電

風力發(fā)電自身所固有的隨機性、間歇性特征，決定了其規(guī)?；l(fā)展必然會對電網(wǎng)安全運行帶來顯著影響，另外風力發(fā)電往往在后半夜進入發(fā)電高峰，而此時正是用電低谷，所以棄風現(xiàn)象嚴重。因此必須要有先進的大容量儲能技術做支撐，以穩(wěn)定風機輸出，且能錯時發(fā)電，提高風力發(fā)電機組的利用率，降低損耗。

研究表明，如果風電裝機占裝機總量的比例在10%以內(nèi)，依靠傳統(tǒng)電網(wǎng)技術以及增加水電、燃氣機組等手段基本可以保證電網(wǎng)安全;但如果所占比例達到20%甚至更高，電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運行將面臨巨大挑戰(zhàn)。目前為了減少對電網(wǎng)的沖擊，每一臺風機需要配備其功率4%的后備蓄電池。另外還需要大約相當于其功率1%的蓄電池用于緊急情況時收風葉以保護風機。電網(wǎng)對風電輸出平穩(wěn)性的要求已成為風電發(fā)展的瓶頸。隨著風電的快速發(fā)展，風電與電網(wǎng)的矛盾越來越突出。如果需要平滑風電90%以上的電力輸出，需要為風電場配置20%左右額定功率的儲能電池;如果希望風電場還能具有削峰填谷的功能，將需要配備相當于40%-50%功率的動態(tài)儲能電池;如果風機離網(wǎng)發(fā)電，則需要更大比例的動態(tài)儲能電池。大容量儲能產(chǎn)品成為解決電網(wǎng)與風電之間矛盾的關鍵因素。

2.光伏發(fā)電

光伏發(fā)電是顯著受天氣影響的，對于目前大型光伏發(fā)電場主要是并網(wǎng)發(fā)電，但總的說來裝機容量在電網(wǎng)中所占比例非常小，其波動可以忽略不計。但隨著時間推移，其所占比例越來越大之后，不得不考慮儲能技術以平滑其輸出，減小對電網(wǎng)的影響。目前來說，光伏發(fā)電對儲能電池的需求更多體現(xiàn)在離網(wǎng)型光儲或風光儲項目上。

3.電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻

由于我國電力系統(tǒng)煤電比例較高，核電不參與調(diào)峰，水電、燃氣發(fā)電等調(diào)峰較好的電源所占比例較低，造成電力系統(tǒng)安全運行和調(diào)控管理困難。系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻也成為限制電網(wǎng)接受清潔能源的一個主要因素。

電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段一直是抽水蓄能電站。由于抽水蓄能電站需建上、下兩個水庫，受地理條件限制較大，在平原地區(qū)不合適。采用大容量儲能電池的小型調(diào)峰系統(tǒng)從微觀角度多點調(diào)峰，不受地理條件限制，可大可小設計靈活，是抽水蓄能電站的有益補充。

4.通信基站

通信基站和通信機房需要蓄電池作為后備電源，且時間通常不能少于10小時。對通信運營商來講，安全穩(wěn)定可靠和使用壽命是最重要的，在這一領域，流體釩電池有著鉛酸電池無法比擬的先天優(yōu)勢：壽命長，維護簡單，能量存儲穩(wěn)定、控制精確、自放電少，可便捷調(diào)整能量的存儲量，總體使用成本低。

通信網(wǎng)絡中的基站動力系統(tǒng)中通常使用柴油發(fā)電機，在停電時提供長時間動力。流體釩電池完全可以替代動力系統(tǒng)中的鉛酸電池和柴油機的動力組合，提供高可靠性的直流電源的能量存儲解決方案。流體釩電池還可以很好地與網(wǎng)絡通信領域使用的地理分布很廣、數(shù)量眾多的太陽能電池進行很好的匹配，替代目前太陽能供電系統(tǒng)中通常使用的鉛酸電池，降低維護量，減少成本，提高生產(chǎn)率。

5.分布式電站

大型電網(wǎng)自身的缺陷，難以保障電力供應的質(zhì)量、效率、安全可靠性要求，對于重要單位和企業(yè)，往往需要雙電源甚至多電源作為備份和保障。分布式電站可以減少或避免由于電網(wǎng)故障或各種意外事件造成的斷電。醫(yī)院、指揮控制中心、數(shù)據(jù)處理和通信中心、商業(yè)大樓、娛樂中心、政府要害部門、制藥和化學材料工業(yè)、精密制造工業(yè)等領域是分布式電站發(fā)展的重點領域，流體釩電池可以在分布式電站的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

對于目前很多遠離主電網(wǎng)的場合，如海島、哨所、采礦采油井、移動牧場、野外施工地等，對風光儲一體化電站解決方案也提出了真實的需求。

構(gòu)建智能電網(wǎng)的關鍵技術

在人類現(xiàn)代文明的發(fā)展中，電網(wǎng)是迄今為止建造的最復雜的系統(tǒng)工程之一，從發(fā)電、輸電、配電直到用電，電網(wǎng)與國民經(jīng)濟和普通百姓的日常生活無不息息相關。但目前實際狀況是：一方面?zhèn)鹘y(tǒng)電網(wǎng)存在智能化程度低、運行效率低等諸多亟待解決的問題，另一方面又面臨全球范圍內(nèi)氣候變暖、能源短缺的窘?jīng)r。2003年，美國能源部組織相關專家對電力工業(yè)的現(xiàn)狀和未來進行反思和展望，提出了“智能電網(wǎng)”的概念。中國國家電網(wǎng)公司也明確提出了在2020年之前分三個階段實施智能電網(wǎng)建設的具體規(guī)劃。

發(fā)展智能電網(wǎng)的目標是建設節(jié)能、環(huán)保、高效、可靠、穩(wěn)定的現(xiàn)代化電網(wǎng)，其中與之相配套的一個很重要的核心環(huán)節(jié)就是發(fā)展大規(guī)模的電力儲能技術。

儲能是智能電網(wǎng)、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)以及電動汽車發(fā)展必不可少的支撐技術，可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，可以提高電力設備運行效率、降低供電成本，還可以作為促進可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負荷波動的一種手段。智能電網(wǎng)的構(gòu)建促進儲能技術升級、推動儲能需求尤其是大規(guī)模儲能需求的快速增長，從而帶來相應的投資機會。

儲能技術擁有廣泛的應用前景，但實現(xiàn)規(guī)?；瘍δ墚斍叭允且粋€世界性難題。國家電網(wǎng)公司近期確定的智能電網(wǎng)重點投資領域中包括了大量儲能應用領域，如發(fā)電領域的風力發(fā)電和光伏發(fā)電中應用儲能技術項目，配電領域儲能技術，電動汽車充放電技術等。

無論是風電還是太陽能發(fā)電，其自身都具有隨機性和間歇性特征，其裝機容量的快速增長必對電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全帶來不利影響，所以，必須要有可靠的儲能技術作為支撐和緩沖。先進儲能技術能夠在很大程度上解決新能源發(fā)電的波動性問題，使風電及太陽能發(fā)電大規(guī)模地安全并入電網(wǎng)。當然電力儲能現(xiàn)還存在著需要解決的這樣那樣的問題，在技術上還有待于進一步地完善和提高，尤其對儲能電池來說，其性能提高和成本降低將是影響儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最為關鍵因素。

儲能技術任重道遠

儲能技術的發(fā)展目前有兩個方面可以著重推廣。一是電動汽車，儲能電池在電動汽車上的應用，可能是提高質(zhì)量降低成本的一個重要途徑。二是低成本大容量電源電池?？赡苓€要考慮一些更可靠的，更安全的，同時還必須是低成本的儲能技術，所以儲能技術現(xiàn)在是任重道遠。

在儲能技術領域，國外特別是美國和日本研究起步早、成果多并有豐富的工程實際經(jīng)驗。由于國內(nèi)研究起步晚，相關技術與國外還有差距，特別是在飛輪儲能等先進儲能系統(tǒng)方面經(jīng)驗還較欠缺。此外，在電力電子接口、儲能系統(tǒng)高效轉(zhuǎn)換等技術方面，國外也處于領先狀態(tài)。

目前大規(guī)模儲能技術中只有抽水蓄能技術比較成熟，主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻和應急保障，以及輔助核電站進行功率調(diào)節(jié)。但是，受地理環(huán)境、建設周期較長的約束，以及沒有適當?shù)膬r格政策，我國抽水蓄能電站裝機比例小于歐日等國。為適應智能電網(wǎng)發(fā)展，降低可再生能源接入對電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的“兼容性”，維護電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，除發(fā)展抽水蓄能外，應大力發(fā)展布置靈活的電池儲能技術，包括各類蓄電池，如鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池以及超級電容器等。近幾年，儲能在中國市場的熱點應用集中體現(xiàn)在分布式發(fā)電及微網(wǎng)、風電場、光伏電站儲能和電動汽車領域。

儲能產(chǎn)業(yè)在我國還處于發(fā)展的初期階段，雖然現(xiàn)階段還沒有與儲能相關的政策體系和價格機制，但作為新興產(chǎn)業(yè)，儲能已越來越受到政府能源部門和科技部門的關注和支持。國家關于儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃正在逐步建立中，應用示范的財政補貼也在逐步推進中。雖然還有許多問題有待解決，但在政府政策的支持下，在儲能廠商、電力系統(tǒng)和有關科研院所的共同努力下，中國儲能產(chǎn)業(yè)將得到持續(xù)不斷的發(fā)展。