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我国将大力支持储能发展

【发表时间:2020-08-01 20:36:58 来源:锦思网】
【每日科技网】

  “2015年开始,储能技术将逐步开始商业化,2020年后,储能系统将成为电力生产运营的必备部分,预计2030年储能技术将进入大规模发展期。” 国家发改委能源研究所再生能源发展中心副主任高虎在潍坊日前召开的2014年中国储能电池材料及技术大会上如是说,高虎认为:“尽管目前,可再生能源在能源系统中占比不高,但国家寄予了很高的期望,下一步将就储能创新的研发和产业化将给予更多的政策支持,可再生能源进一步的技术突破、发展和引领需要与储能技术创新相结合。” 此次会上,来自政府、大学、科研院所以及企业研发的多位代表纷纷介绍了目前储能新技术的发展状况。

  解决弃风弃光率居高问题已迫在眉睫

  近年来,我国多地频发严重雾霾天气,急待解决,这背后折射出的是以化石能源为主宰的发展方式已经超出了环境的承载负荷,发展风电、太阳能、潮汐能等清洁能源迫在眉睫,但是,风能、太阳能等可再生能源具有不连续、不稳定、不可控的非稳态特性,加之我国优质风、光自然资源分布与用电负荷重心分布之间的错位矛盾,弃风、弃光等影响可再生能源利用效率的问题始终伴随着我国风电、光伏行业的发展。中国科学院大连化学物理研究所研究员张华民认为:“2013年全国弃风率达11%(150亿度),平均弃光率为10%,造成严重经济损失。”

  另据统计,内蒙古风能产出量其实每年可以达到3000小时/年,但目前只有1800小时/年,而吉林应该达到2700~2800小时/年,现在只有1500多小时/年。张华民还认为:“储能产业目前成本高、投资大、前期市场认可程度低是实现大规模产业化的重要阻力之一,不可能通过完全市场竞争的方式解决资源配置问题,加之处于产业化发展初期,合理的利润空间无法得到保证,迫切需要政府、企业和用户各方共同推进。”

  高虎介绍说:“目前,一些省份的风电发电量占全省发电上网电量比重接近国际先进水平,弃风限电有所缓减,但仍未消除。”当前,我们不得不要尽快上升为国家的战略选择,目前,大规模储能技术是实现可再生能源普及应用的瓶颈技术,面临着成本、性能、技术选择、安全性等诸多问题,目前仍处于示范为主的初期发展阶段。

  我国储能政策支持

  国务院办公厅11月19日发布的《能源发展战略行动计划(2014~2020年)》指出,要大幅增加风电、太阳能等可再生能源和核电消费比重,2020年非化石能源占一次能源消费比重将达到15%。而作为能源结构调整的支撑产业和关键推手,储能产业首次被列入重点创新领域写入国家级能源规划文件。将大力发展风电和太阳能发电,重点规划建设9个大型现代风电基地以及配套送出工程,大力发展分散式风电,稳步发展海上风电;有序推进光伏基地建设,加快建设分布式光伏发电应用示范区。储能首次被作为“9个重点创新领域”和“20个重点创新方向”写入国家级能源规划文件。预计到2020年,风电装机将达到2亿千瓦,光伏装机达到1亿千瓦左右。

  储能的重要意义在此显现出来,张华民说:“大规模储能技术可调控风能、太阳能发电的不稳定、不连续性,实现安全、稳定供电,是实现能源多样化的核心技术。”

  储能未来市场潜力不可限量

  储能市场包括大型电力储能、家庭储能、后备电源储能等。现有技术下,锂电池在后备电源储能领域的性价比已经显著提高,后备电源和家庭储能领域是现阶段了锂离子电池应用更为适合的领域。而其中储能尤其是后备电源储能领域市场尤为广阔。例如通信基站,通信领域备用电源需求主要与固定资产投资力度有关,电池成本约占到基站总投入烦人3~4%。在4G牌照下发后,通信行业正在大量建设通信基站,与之配套的备用电源必不可少。

  “各种相关政策已经对市场释放出积极信号,”中国电池工业协会理事长韩作梁表示,“储能电池行业未来市场潜力不可限量。”

  突破技术难关是商业化的关键

  除了大型风光并网项目外,储能技术还广泛应用于分布式发电、微电网、通信基站和新能源汽车等领域。

  中关村储能产业技术联盟统计数据显示,截止到2013年底,全球储能累计装机容量达到736兆瓦,增速平稳。2014年第一季度,新增装机容量15兆瓦。在运行项目197个、规划和在建项目130,共计327个项目。在中国,截至2013年10月底,累计运行、在建及规划的项目总量近60个,装机规模超过75兆瓦。

  目前来看,我国储能产业还处于发展的初期阶段,以应用示范为主。储能技术面临着成本、性能、技术选择、安全性等问题。“如果储能本身的技术性问题解决不了,商业推广就无从谈起,这是前提条件。”相关专家表示。

  此外,我国还没有出台与储能相关的政策体系和价格机制,其中储能电站一次性资金投入基本都能算清楚,可是电站运行成本、维护成本和折旧成本仍没有清晰的界定标准,给储能技术应用的商业化运营带来巨大挑战。

  据悉,储能行业财政补贴有关政策、办法目前还比较少;示范项目缺乏持续跟踪和及时反馈,还没有明确的电价和成本核算体系和成本回收等行动方案;鼓励和吸引投融资方面的政策也显不足。专家建议,应制定相应的财政扶持政策,探索建立与电力市场化运营相配套的储能价格机制。

  但中国电子信息产业发展研究院汪家红乐观地指出,目前,通讯基站储能领域已具备完全的商业化市场,伴随4G网络的快速建设,处于快速发展期,预计到2015市场规模会达到20亿元;国内孤岛微网等方面,已经初步具备商业化价值;伴随新能源汽车的普及程度的增加,充换储放一体作为新能源汽车运营的补充,商业化程度日益成熟,各种相关利好政策已经对市场释放出积极信号,吸引着比亚迪公司、珠海银通隆、中航锂电、天津力神等知名企业的参与和关注。

  随着储能各种能源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。高虎认为,分布式光伏发电应该鼓励自发自用余电上网,在备案管理和投融资商业模式方面还有待突破。在2030年欧盟气候和能源政策框架中指出,到2030年可再生能源在能源消费结构中的占比将提高到至少27%,储能是未来智能电网发展的必备技术。从2015年开始,储能技术将逐步开始商业化,2020年后,储能系统将成为电力生产运营的必备部分,预计2030年储能技术将进入大规模发展期。

  全钒液流电池储能技术有突破

  全钒液流电池储能系统的主要市场应用为太阳能、风能等可再生能源发电并网储能和智能电网储能,提高可再生能源接入能力,提高能源利用率。另外,储能系统还能用于国家重要部门如政府、医院、机场、军事指挥系统等作为备用电站,在非常时期保证稳定、及时的大功率、大容量电力供应。张华民研究员介绍了他们的研究成果,他说,我们经过10多年扎扎实实的创新研究,电解质溶液、电极双极板等电池核心材料都达到了规模化生产;原创性地开发出液流电池用高选择性、高稳定性、低成本的非氟离子传导膜,并正用于建设中的100 kW/500 kW应用示范工程;突破了大功率电堆设计制造技术、电池成组技术、电池管理控制技术及多系统耦合与综合能量管理控制技术。

  他还介绍了国外目前的情况,美国加州公共事业委员会2013年9月3日做出决定(立法)。要求加州三大电力公司按照决定要求建设储能系统,截至2020年,建设1325 MW储能系统。其目的是增加加州风能、太阳能发电的接纳能力,提高电网稳定可靠性,改善管理及调控能力。 日本政府最近投入2亿美元在北海道建立15 MW/ 60 MW?h 全钒液流电池储能系统,用于电网调频、平衡负荷,提高对风电及光伏发电的接纳能力。

  高虎认为,未来将以车用动力为重点,转变能源发展方式加快储能研发应用,加快智能电网及先进储能关键技术,同时加快材料和装备的研发以及系统集成的创新,加速创新成果转化,以改善风电、太阳能等间歇式能源特征。

  整顿铅酸电池促进锂离子电池

  工信部消费品工业司轻工处李强认为,当前的动力电池国家重点扶持的是锂电电池,而中国的铅酸蓄电池行业逐渐从一个产业规模小,制造技术落后的低端产业发展成为一个2000家企业;总产值1500亿元规模;产量占世界总产量三分之一的热兴产业。并形成了以浙、苏、闽、粤等经济发达地区为产业集中区的产业格局以及中小企业为主体的产业结构。“十二五”之前,由于国家产业政策指导和调控作用的乏力,我国的铅酸蓄电池行业处于一种自由无序的发展状态。产业快速发展的同时也带来了产业集中度低、环境污染、能源浪费、产能过剩及社会责任匮乏等诸多的问题。

  2012年11月6日环保部发布的《铅酸蓄电池生产及再生污染防治技术政策》和2013年3月工信部、环保部、国家发改委等国家五部委联合发布的“关于促进铅酸蓄电池和再生铅企业规范发展意见”,充分明确了国家对铅酸蓄电池产业进行结构调整和推动升级转型的目的和目标。环保核查:1000多家有生产许可证,能在2015年能够通过的成为少数。

  2015年将成为铅酸电池企业的生死线,对不符合准入条件的企业重新审核,不发许可证,目前,第三批正在审核,提升内部管理水平,技术提升水平,获得好的发展机会。

  李强认为,锂离子电池不仅作为动力电池同时也具有储能功能,其发展应该分三步走,第一步:手机、笔记本电池目前已经很成熟的;第二步:中等电池市场正处在发展阶段,如,电动自行车电池(主要在10-20安石),国内自行车已接近2亿辆,有规模的393家企业,总产量3695万辆,出口81万辆,锂离子电动自行车231万辆,每年增长7%;第三步:大电池技术有许多待解决的技术难点,如,轿车、客车动力电池。但是一些企业已经解决了一些瓶颈的技术并已商业化,例如,山东威能电池公司,威能锂离子电池不仅广泛用于电力系统的储能方面,而且已经与上汽申沃、南京金龙、中通、欧辉、沂星、吉利、众泰等国内多家企业达成合作,部分已完成装配生产,并已批量出口捷克、德国、美国、比利时、法国、新加 坡等欧美、东南亚市场。

  梯级利用储能锂电池产业新机遇

  作为电动汽车用动力锂电池,容量衰减至额定容量的80%时,电动汽车的续航里程会明显减少,失去使用价值,但对于储能系统来说仍具有较大的使用价值。此外,从环保方面考虑,虽然锂电池环境污染性相对较小,但是其中的镍、钴、锰等金属元素以及各类锂盐、有机溶剂等物质仍然具有一定的易燃性、浸出毒性和腐蚀性,直接丢弃造成的后果不容小觑。

  中国汽车技术研究中心专家曾预测,我国动力锂电池未来报废量将快速增长,2015年动力锂电池累计报废量约为2万~4万吨,2020年将达到12万~17万吨。

  因此,汪家红在会上指出,动力锂电池的回收需要遵循“谁制造谁回收”责任体制,通过推行回收责任制建立动力锂电池的回收利用体系,保证回收来源。

  目前,已有企业在这方面做出了积极尝试。山东威能环保电源有限公司日前新上的“废旧锂离子动力电池回收处理和综合利用”项目,总投资额17亿元,建设期限3年,实施后每年可回收动力电池30亿安时,回收金属25500吨以上,价值20400万元,循环利用旧电池容量约24亿Ah,可组建储能站实现能源充分利用7200兆瓦时。威能公司总经理熊俊威解释道,当汽车锂电池从100%容量衰减到70%容量时,公司可在通信基站、工业备用电源等领域以储能电池形式继续使用,同时也可以应用到家庭备用电源;当锂电池衰减到40%以下,公司可以进行资源化处理,对锂电池电解液、正负两极、隔膜中有价值的材料进行提取制备和可持续利用。 专家表示,该项目作为国内数量不多的大规模专业锂离子电池回收处理和综合利用项目,对我国今后在该领域的发展具有示范性和带动性作用。(马晓岚)

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  山东威能攻破锂电低温充放电难题

  记者在日前举办的2014中国储能电池材料及技术大会上了解到,山东威能环保电源有限公司解决了电池低温充放电这个国际性难题,其生产的磷酸铁锂动力电池在零下40摄氏度的低温下,充电和放电性能依然可以保持常温时的性能。

  中国电池工业协会理事长韩作梁表示,锂离子电池在我国储能领域应用较为广泛,尤其是磷酸铁锂电池在发电系统和新能源汽车领域具有较高的应用量。上半年,我国锂离子电池进出口顺差达到6.7亿美元,同比增长40%。

  据了解,磷酸铁锂电池有高比能量、高比功率、高能量转换效率、长循环寿命等优点,但目前存在低温时难以放电和充电的问题,低温性能差是国际性难题。

  为了有效提高磷酸铁锂动力电池的低温性能,山东威能环保电源有限公司和青岛大学主要从四方面着手进行改进:一是磷酸铁锂正极材料纳米化;二是负极采用复合石墨,如鳞状石墨、块状石墨、碳纤维和MCMB等一些碳材料进行复合使用;三是电解液选用低熔点的溶剂和增加提高低温电导率的添加剂;四是电池结构优化。他们采用创新的设计和工艺,优化了锂离子动力电池的正极材料,同时以安全、稳定、低成本的负极材料及经过配方调整的电解液等材料与之匹配,对电池结构设计进行优化,使磷酸铁锂材料充分发挥其材料性能。

  根据专家鉴定,威能低温磷酸铁锂动力电池,在55摄氏度高温环境下,放电容量不小于额定容量的95%,在零下40摄氏度低温环境下,放电容量不小于额定容量的80%。其安全性能优于行业标准规定。可广泛用于对电池安全性要求极高的矿灯、电动车以及军用和航天等领域。

  山东威能锂离子动力电池3亿Ah项目于9月投产。新建厂房32000平方米、实验室6800平方米,新增设备1400台/套、实验检测设备200多台/套,并建设模块及电池包自动生产线4条,达到国内一流水平。

  为抓住这一契机,该公司与韩国东邦公司达成协议,成立韩国威能-东邦公司开拓韩国储能市场,并于2014年10月28日正式挂牌成立。


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