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中国储能产业发展的问题与建议

作者:888扑克手机版 发布时间:2020-07-21 05:24 点击数:

  “储能已成为人类有效利用能源最后一公里。”储能不仅可以提高常规发电和输电的效率、安全性和经济性,也是实现可再生能源平滑波动、调峰调频,满足可再生能源大规模接入的重要手段,同时也是分布式能源系统、电动汽车产业的重要组成部分,在能源互联网中具有举足轻重的地位。迄今为止,储能技术在世界范围内已有许多实际工程和示范应用。围绕“低成本、长寿命、高安全、易回收”的研发应用目标,各类新型储能技术的研究和开发正在如火如荼地进行。

  国务院2014年11月印发《能源发展战略行动计划(2014-2020)》,将储能明确列入9个重点创新领域,大容量储能和氢能列入20个重点创新方向,通过科学安排调峰、调频、储能配套能力,切实解决弃风、弃水、弃光问题。国务院2015年3月15日发布的《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》中指出,通过“自发自用、余量上网、电网调节”的运营模式,积极发展融合的先进储能技术,提高系统的消纳能力和能源利用效率。2015年1月国家能源局也启动了储能产业“十三五”规划重大课题的研究。国家发改委2015年7月28日发布《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》,明确指出加大压缩空气储能、大容量蓄电池储能、飞轮储能、超级电容器储能等技术研发力度,开展规模化储能试点,大容量储能应用被列入四大工程之一。作为影响未来能源大格局的前沿技术和新兴产业,储能产业的发展对我国能源革命具有深远的战略意义。

  当前,发达国家已经走在储能产业发展的前列,通过政府扶持、政策导向、资金投入等多种方式积极促进产业发展,意图建立行业技术标准,抢占全球储能技术和市场制高点。许多发达国家和东南亚的多个国家也出台了一系列投资补贴和税收优惠政策,鼓励投资和引进储能技术,建设各类储能项目,研究和开发前沿储能技术,并在电力发电及输配、离网孤岛应用及智能微电网中积极推广和利用储能技术。美国、德国、日本为代表的海外储能市场已全面启动,开始进入第一轮爆发增长期。

  纵观全球储能项目的实施情况,整个产业总体在向前发展,市场也逐渐扩大,成为各国关注的重要新兴产业。我国正处在能源革命转型的关键时期,要想打破能源瓶颈,实现经济可持续发展,应大力发展储能产业。中国储能产业存在问题

  目前中国一些储能产业技术研究已取得实质性进展,并在多个领域实现工业示范,若干技术已经实现产业化,部分技术达到世界先进水平。通过“十二五”项目部署,已经形成了锂离子电池储能产业链,液流、钠硫、超临界压缩空气等技术成熟度显著提高,为后续的产业化奠定了良好基础。通过示范工程建设,初步掌握了储能技术在电网调峰、调频、工业节能、分布式能源、智能电网中的系统应用技术。另外,近年来出现了多种新原理储能技术,例如锂浆料电池、锂液流电池、钠基电池、锂硫电池、锂空电池等技术,其相关研发进展十分迅速;蓄热储能、超级电容器技术也取得了很大进步。

  随着各种储能技术路线的逐渐成熟、储能成本的持续下降以及相关政策的逐步完善,电网对储能的需求有望逐步释放,“十三五”期间将是储能技术逐步开始商业化的阶段。目前影响我国储能产业发展的因素和存在的问题有:

  (1)在推动储能发展方面,政策仍处在初期阶段,尚未到深入、切实地操作阶段。缺乏细化的实施纲要,如技术发展路线图、可能获得的补贴、优惠政策、成本效益分摊和核算等相关的措施或实施办法。同时,政策重复性、雷同性过多,缺乏环环相扣、步步深入的递进性、持续性。

  (2)在示范项目建设方面,政策稍显粗放,缺乏为实现发展目标而进行的系统方案谋划设计,各项目之间关联性少,不利于项目之间的互相验证、对比,同时对一种储能技术的试验研究缺乏持续性、连续性。示范项目的作用和效果还有待通过政策明确和加强。且新型储能示范项目缺乏跟踪和及时反馈,没有明确的电价和成本核算、成本回收等方案。

  (3)在财政补贴方面,目前有关政策、办法还比较少,仅有的金太阳示范工程对项目的补贴比较笼统,上不封顶,缺乏财政实施计划如步骤、进度和限额控制。在其相关政策中,有关补贴的多变性、模糊性也都难以达到补贴所设想的目标和效果。另外,示范项目政策中还应再细化投资成本,考虑示范项目后期产出及其运维需要,试验期满后实行商业运行获利等一系列问题,使项目能发挥长远效益。经济性因素

  现阶段,建设成本过高、经济回报性差成为限制新型化学储能进一步发展推广的重要因素。对于国内化学储能行业,市场需求乏力,限制了装备制造业的工艺改进和技术革新,化学储能产品的原地踏步导致投资成本高居不下,与“零回报”一同构成项目投资者必须跨越却又难以跨越的鸿沟,反过来冻结了市场需求。

  首先,化学储能技术投资过高。根据中国电科院关于张北风光储输示范项目的测算,20MW储能电池的设计投资就达到4亿元。如果我国现有风电装机全部配备储能设备,则需要一次性投入2000亿元,这远远超过我国每年因弃风造成的近百亿元经济损失。

  其次,技术尚不成熟,运行时间短,储能价值短期难以完全体现或由于各种原因没有体现。如化学储能技术在解决可再生能源并网和弃风方面仅为设想,目前储能在可再生能源并网方面发挥的作用有限,储能的全部价值还有待充分发挥。

  由于我国工业基础薄弱、装备制造业等水平总体上较落后。因此,还需要重视技术原始创新,重视基础研究,促进和加大储能技术研发,坚持不懈、持之以恒地解决核心技术瓶颈,促进储能技术的发展,同时也要进一步提高我国工业发展和装备制造业等基础产业的水平。

  新型储能产业主要技术瓶颈有:压缩空气储能中高负荷压缩机技术,我国尚未完全掌握,系统研发尚处在示范阶段;飞轮储能的高速电机、高速轴承和高强度复合材料等关键技术尚未突破;化学电池储能中关键材料制备与批量化/规模技术,特别是电解液、离子交换膜、电极、模块封装和密封等与国际先进水平仍有明显差距;超级电容器中高性能材料和大功率模块化技术,以及超导储能中高温超导材料等尚未突破。另外,一些新型储能技术的研究和知识产权布局没有得到足够的重视和支持。

  从技术角度看,关键材料、制造工艺和能量转化效率是各种储能技术面临的共同挑战,在规模化应用中还要进一步解决稳定、可靠、耐久性的问题,一些重大技术瓶颈还需要持之以恒的解决。另外,国内精密材料、高端前沿材料的加工工艺与美国、日本差距很大,商用产品的开发技术也是短板。

  标准是技术实现产业化的基础,也是支持行业健康发展的重要因素。国内外新型储能方面的标准尚处于探索阶段,标准数量很少,标准体系的建立刚刚起步。各个国家都在积极制定储能标准,我国也应加快储能标准的制定工作,紧跟国际标准的步伐,在国际标准中争取更多话语权,争取将我国的技术、示范项目技术成果纳入国际标准中,避免出现标准滞后于市场的现象。

  由于相关技术标准的缺失,新型储能装置在生产和应用各个环节,如储能装置的设计、招投标、制造、验收、接入试验与调试、设备交接以及运行维护等方面存在诸多不便。我国在新型储能领域已经开展了大量科研与实践活动,具有了一定的技术积累与应用经验,初步具备了建立储能技术标准体系的基本条件。制定新型储能产业链各个环节的技术标准,推动新型储能技术标准化建设工作,是实现储能产业规模化、工程化应用的先决条件。

  “洁能+储能+智能”是能源互联网未来的发展方向。储能技术在能源互联网中具有举足轻重的地位,目前已有许多实际工程和示范应用。储能技术市场缺口巨大,仅仅依靠示范推广的方式带动储能应用成本的下降,其下降空间有限,必须高度重视储能技术的原始创新和知识产权布局,积极开发低成本、长寿命、高安全、易回收的新型储能技术,为能源互联网的发展提供重要技术支撑。

  根据目前国内外技术发展现状和发展趋势,针对我国在智能电网、微电网、分布式可再生能源、通讯基站、工业节能、家庭储能和电动汽车等七大能源应用领域的需求,结合储能商业与示范工程建设,应重点开展满足上述需求的储能产业技术研发,特别是相关产业链上的瓶颈技术以及我国尚未掌握的核心技术,支持能够显著提升技术经济性的储能装备技术,以及能够引领未来储能产业发展的前沿新技术。与第三方知识产权预警机构合作,加强储能项目立项与结题的知识产权竞争力评估。以应用目标为导向,大力支持储能应用技术的发展,加强技术标准建设。通过联合创新,突破储能产业关键核心技术,为能源革命转型和经济社会发展提供有力的科技支撑。形成一批自主知识产权,为储能产业发展提供系统解决方案,推动中国储能产业向全球价值链高端跃升,并不断催生新技术、新产品、新业态,引领未来产业发展。

  新型规模储能技术研究和应用是一个多学科交叉的复杂体系,研发难度和实施难度大,需要不同学科和不同单位的联合攻关与实施。我国目前没有专门研究储能产业关键问题的联合研究机构,产业趋势发展信息的搜集渠道也不全面,这给储能产业的发展带来了困难。

  因此,面向国家储能产业重大需求,面向国民经济建设主战场,有必要成立一个储能产业联合创新研究机构,整合资源,有效联合高校院所和企业的储能研究团队,建立储能技术联合创新平台和储能项目联合实施平台,组织协调储能行业专家、学者和工程师形成合力,通过项目联合研究,攻克产业发展难点、要点,促进产学研深度合作,提升中国储能产业发展的国际竞争力;建立储能发展战略与政策联合研究平台,通过严谨、科学的战略性和应用性研究,为政府部门制定储能发展战略、储能发展规划、可再生能源法规和重大经济政策等提供理论依据、分析报告和政策建议,为国家和地方储能产业园区规划和有序发展提供全面客观的信息咨询。

  通过发挥中科院各研究所和各高校企业在储能领域的研究优势,让机构、人才、装置、资金、项目充分活跃起来,形成推进储能科技创新发展的强大合力,为中国储能产业的可持续发展做出重要贡献。


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