丁玉龍：支撐能源轉型的儲能產業如何發力？
時間:2016-03-03 10:32來源:中國能源報 作者:西顧
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編者按
正如一位儲能專家所言，儲能對電力和能源系統具有革命性的意義。它不僅對常規電網具有調峰調頻、增強電網安全穩定運行的能力，提高電力系統的經濟運行水平，也是實現可再生能源平滑波動、促進可再生能源大規模消納和接入的重要手段，同時，又是分布式能源系統和智能電網系統的重要組成部分，在能源互聯網中具有舉足輕重的地位。對于我國實現2020年碳排放強度下降45%的目標具有極為重要的支撐作用。為探討儲能產業如何支撐能源轉型和推進能源結構調整。本報特別專訪了最近被湯森路透評為全球工程科學領域近十年來最具持續影響力的研究者之一、2009年入選第二批國家“千人計劃”、英國伯明翰大學資深教授、伯明翰儲能研究中心主任丁玉龍教授。
經濟增長節能增效，儲能是途徑
記者：作為能源生產和消費大國，現階段的中國既需要實現節能減排的目標，也需要能源增長以支撐經濟發展，在國內能源結構轉型的大背景下，發展儲能產業的意義？
丁玉龍：中國的確是能源生產和消費大國，近年來每年耗能大致為折合40億噸標煤。巨大的能源消耗一方面支撐了我國經濟的高速發展，同時由于我國能源中煤炭的比重達65%左右，也加重了我國環境污染例如霧霾，解決這個問題的辦法包括節能提效、使用可再生能源、供熱和交通電氣化、增加核電、水電、燃氣等的比例。儲能是實現節能提效和使用可再生能源最為關鍵的技術之一。由于難以準確預測其間歇性和不穩定性，可再生能源的大規模利用對儲能技術的需求不難理解，但人們對儲能在節能提效方面的認知卻尚顯不足。
在我國每年消耗的約40億噸標煤的能源中，超過50%被浪費掉了，其中大部分是以余熱的形式排放到環境中，所以支撐我國經濟發展的部分能源需求可以通過采用節能技術提高能源利用效率來解決，也就是說，我國的經濟增長不一定完全需要建立在能源增長的基礎上，節能增效不僅可以降低成本，而且也可以減排。但是我們面臨的挑戰是：在過去20年左右，中國在節能增效技術領域取得不少成就，把容易做的基本都已經做了，剩下的是“硬骨頭”——余熱源分散且不穩定的余熱利用。這些余熱等級各異，與可再生能源的特性有相似之處，所以儲能特別是儲熱技術在未來節能增效方面的作用不可小視。
可再生能源發展，儲能要先行
記者：新能源電力快速發展，但國內棄風、棄光也已成常態，您認為，儲能的發展對新能源產業的支撐作用有哪些？
丁玉龍：新能源迅速發展的同時，我國的棄風和棄光問題近幾年來愈趨嚴重，其實，不僅僅是棄風和棄光，棄水和棄核的形勢也變得嚴峻。產生這些問題主要原因是可再生能源遠離負荷中心，并且輸電通道不足。解決這個問題，中短期可通過儲能技術促進可再生能源的當地消納，中長期要通過增加輸電通道和經濟可行的儲能實現電能的空間和時間移動。
以三北地區為例來說明儲能解決可再生能源消納的重要作用。我國北方特別是三北地區的冬天供暖很大一部分依賴于基于燃煤的中央供暖鍋爐或熱電廠，其中熱電廠使用熱電聯產機組，這些機組的運行是“以熱定電”，由于供暖需求，熱電聯供機組滿負荷運行，所發電電網全部接收，但三北地區當地的電力消納有限，電力輸送通道也有限，這就造成嚴峻的冬季棄風。
一個技術上可行的中短期解決方案是可再生能源（風電）的制熱、儲熱和供熱，取代基于燃煤的供暖。這個技術的實施可以是小型的，如最近不少地方推行的儲熱型家用電暖器；也可以是大型的中央供暖系統。對于基于可再生能源的大型制熱、儲熱和供熱系統，制定適當的國家政策以調動風電場、制熱和儲熱技術提供商、電網和供熱公司等各家的積極性是關鍵。在技術層面，高性價比的長壽高儲能密度材料（如高溫相變儲熱材料）和系統集成是關鍵，這些技術可解決可再生能源的間歇性和不穩定性問題，保證穩定供暖；基于可再生能源制熱、儲熱和供熱的技術也是其它儲能技術很難以從經濟上和技術上競爭的。
全球戰略，儲能是技術支撐
記者：儲能技術呈現多樣化并應用于不同的領域，通常認為，儲能產業發展掣肘在于技術上的難以突破和成本上的持續高企，您對此的看法如何？
丁玉龍：能量以不同的形式存在，如電磁能、機械能、化學能、光能、熱能及核能等，這些不同形式的能源有不同的等級，電能等級最高，熱能的等級最低。因此，人們針對不同的應用，發展了不同的儲能技術，例如抽水蓄能、液態空氣儲能、壓縮空氣儲能、儲熱、電池、超導、飛輪和超級電容等，這些儲能技術有著不同的性能特征，因而適用于不同的應用場合和領域。抽水蓄能、液態空氣儲能、壓縮空氣儲能和儲熱可用于100MW以上的大規模儲能，其它儲能技術比較適合于10MW甚至1MW規模以下的儲能。全球目前儲能總裝機約為130GW，其中抽水蓄能占總裝機的98%以上；儲熱占總裝機的1.0%；壓縮空氣儲能占總裝機的0.35%；各種電池裝機總量不足0.4%。
由此可知，全球裝機容量遠遠不能滿足需求，那么阻礙儲能產業發展的主要原因是什么？對于有些儲能技術，成本和技術成熟度確實是兩個主要原因，特別是對適用于中小規模儲能的各類電池、超導和飛輪等技術；但對于另外一些儲能技術，成本和技術成熟性不一定是主要原因，例如抽水蓄能是成熟技術，其效率高、成本低，但是占地面積大，并且需要特定地理位置；傳統的壓縮空氣儲能技術也是成熟技術，但其效率偏低，也需要特定地理位置；基于顯熱的儲熱技術是已經用了數百年的低價成熟技術，而性價比較高的相變儲熱技術近年來趨于成熟，但這些技術主要適用于需求端是熱能的用戶。
除了成本和技術成熟性外，政策是決定儲能產業發展的另外一個關鍵。相較于歐美國家，我國儲能技術的原始創新性的研究存在較大差距，造成這些差距的原因之一是我國以前真正用于基礎和應用研究的投入不足，缺乏良好的技術儲備，儲能關鍵領域的投入時機滯后于歐美；原因之二是與我國的基礎和應用研究在研究前就設定考核目標有關，研究前就設定目標有礙于創新；原因之三是有時急于求成，在基礎研究尚未完成前進行規模化的商業示范。儲能是全球能源互聯網不可缺少的支撐技術，也是實現我國“一帶一路”戰略的關鍵，所以發展儲能需要有全球戰略。國家有關部門不僅要在基礎和應用研究上加大投入，增加技術儲備，而且在政策和資金上加大對微小型創新型企業（現在和未來技術創新的主體）的投入，從而提升我國儲能的整體發展水平，保護知識產權。
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