1.3.2　我國儲能技術現狀與產業政策

2016年國家發展改革委、國家能源局聯合印發《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030)》,將儲能技術創新作為重點任務。2017年10月,國家發展改革委、國家能源局等五部門聯合印發《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》,“支持在可再生能源消納問題突出的地區開展可再生能源儲電、儲熱、制氫等多種形式能源存儲與輸出利用;推進風電儲熱、風電制氫等試點示范工程的建設”。2018年10月,國家發展和改革委員會、國家能源局印發《清潔能源消納計劃(2018—2020年)》,提出“探索可再生能源富余電力轉化為熱能、冷能、氫能,實現可再生能源多途徑就近高效利用”。2019年4月,國家發展和改革委員會發布《產業結構調整指導目錄》中,進一步強調儲能技術在未來能源可持續發展過程的戰略地位。2020年1月,國家能源局綜合司、應急管理部辦公廳、國家市場監督管理總局辦公廳聯合制定了《關于加強儲能標準化工作的實施方案》,進一步推動落實《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》(發改能源〔2017〕1701號),加強儲能標準化建設工作,發揮標準的規范和引領作用。目前,儲能產業政策逐漸與電力輔助服務、電力現貨市場建設以及用戶側需求響應等有關政策結合起來,共同促進儲能產業高質量發展。

鋰離子電池方面,截至2018年年底,鋰離子電池全球累計裝機容量占比82%,鈉基電池、鉛蓄電池和液流電池緊隨其后。全球電化學儲能市場累計裝機功率規模為6058.9MW,2019年復合增長率62%,繼續保持高速增長態勢。目前,鋰離子電池是最成功的便攜式儲能電池,但其使用僅限于小型電子設備。在大規模儲能中,鋰離子電池受到性能、成本和安全性等方面的限制,亟須進一步技術突破。

液流電池方面,國內有中國科學院大連化學物理研究所、清華大學、中國科學院沈陽金屬研究所、中南大學、大連融科儲能、北京普能、北京低碳清潔能源研究院、承德新新釩鈦儲能、銀峰新能源、樂山偉力得等多家研究單位和企業從事液流電池的研發和產業化工作。在關鍵材料基礎研究和電池系統集成及應用示范工程方面取得了重大突破。中國科學院大連化學物理研究所牽頭國際相關標準的制定,該團隊實施了包括2012年全球最大規模的5MW/10MW·h全釩液流電池儲能系統商業化應用示范項目在內的近30項應用示范工程,應用領域涉及分布式發電、智能微網、離網供電及可再生能源發電等領域。近年來,通過電池關鍵材料和電堆結構設計創新,工作電流密度提高到120~150mA/cm2,從而使電堆功率密度顯著提升,成本顯著降低。

壓縮空氣儲能方面,中國科學院工程熱物理研究所、華北電力大學、西安交通大學、華中科技大學等單位對壓縮空氣儲能電站的熱力性能、經濟性能、商業應用前景等進行了研究。2013年,中國科學院工程熱物理研究所完成了1.5MW先進壓縮空氣儲能系統示范,并于2016年完成了10MW先進壓縮空氣儲能系統關鍵技術研發和示范。在2015年,由清華大學、中國科學院理化技術研究所及中國電力科學研究院共同研制的500kW級非補燃壓縮空氣儲能發電示范系統在安徽蕪湖實現發電出功100kW的階段目標。

飛輪儲能技術方面,2016年12月15日,我國首臺兆瓦級飛輪儲能電源工程石油鉆井工程飛輪儲能樣機在河南省濮陽市中石化中原油田衛453井現場成功示范。具有儲能和限流兩種功能的1MV·A/MJ超導儲能?限流系統樣機自2017年1月6日在玉門低窩鋪風電場10kV電網系統并網運行,其并網諧波畸變率為2%,率響應時間0.8ms,在儲熱儲冷方面,熔鹽蓄熱已在美國、西班牙、中東、北非等國的二十多座太陽能熱發電中得到了規模化應用,總裝機容量約為300萬千瓦,我國2018年先后有青海德令哈50MW槽式、50MW塔式和甘肅敦煌100MW塔式三個千兆瓦級大容量熔鹽蓄熱太陽能熱電站相繼投運,在河北也分別建成了37MW·h和20MW·h的低熔點熔鹽儲熱谷電供暖示范工程;水、固體和相變蓄熱已在建筑空調、太陽能熱利用、清潔能源供暖、熱電廠儲熱、供冷等領域得到大規模商業化應用,我國以華能長春熱電廠、丹東金山熱電廠為代表的一批蓄熱容量高達1000MW·h的數個大型固體蓄熱電鍋爐相繼投入運行,在北京、天津、固安、青海果洛州等地相繼建成了數百MW·h的大容量相變儲熱谷電和棄風電供暖示范工程,世界有100萬kW以上的冰蓄冷空調工程在運行,中國從20世紀90年代初,開始建造水蓄冷和冰蓄冷空調系統,至今已有建成投入運行和正在施工的工程833項。有效提高了電能質量和低電壓穿越能力,綜合技術性能達到國際先進水平。

總體而言,近年來我國已經形成了鋰離子電池、超級電容器儲能產業鏈,研發實力和產品競爭力明顯提高,儲能產品已開始批量進入國內外市場。先進液流、超臨界壓縮空氣等儲能技術成熟度顯著提高,進入大規模示范階段,為后續產業化奠定了良好的基礎。從示范應用效果看,儲能的應用能夠給電力系統、分布式能源、可再生能源帶來包括經濟、環境和社會效益的綜合價值。但由于目前還未形成衡量這種綜合收益的商業模式,儲能產業鏈尚未完全形成。與此同時,各類儲能技術仍然在快速發展,新的更具競爭力的儲能技術也在進一步涌現,智能電網整體技術和路線尚不清晰,儲能國家發展政策尚未形成,市場驅動力尚顯不足。

在“十三五”期間,國家科技部、學術界和產業界的專家學者認識到,通過加大技術開發投入力度、提高現有儲能技術水平、發展新型儲能技術、提高儲能的技術經濟性、擴大儲能示范應用規模,從科學和技術上為我國大規模儲能技術的發展,支撐能源結構轉型、能源產業升級奠定一定的基礎,研究開發適合我國國情的儲能技術,以及相應的商業盈利模式,對于在新一輪能源革命中占據先機,具有重要戰略意義。表1?1為我國現行儲能產業相關政策,這些政策的出臺極大地促進了儲能的發展。

表1?1　我國現行儲能產業相關政策