能源产业高速增长,结构也越来越多元化,各种清洁能源、低碳能源进入能源市场。为提高能效及相关的资源配置效率,国家重新推动了电力市场化改革进程。
储能作为电力发展的主要环节也不容忽视,例如AB2514法案推动了加州2020年总计1.3GW
储能项目规划,但是我国的
储能产业始终面临着技术、应用和市场机制的三重挑战。
2013年至2014年,我国现阶段四个与新能源相关的重要领域,分布式发电与微网、辅助服务、用户侧需求相应和电动汽车并网系统开始涌现
储能的商机与经济性。
中关村
储能产业技术联盟研究总监张静女士在第三届
储能国际峰会发言及《2014年
储能产业研究白皮书》中表示:
电力
储能是能源安全体系中的组成部分,它设计到电力的结构调整、节能减排、大气治理、电力多元化的供应,都能驱动发展,以及技术创新,产业创新,商业模式的创新和大力开展利用国际资源等重要的战略举措,已经引起政府、企业和研究机构广泛的关注和日益的重视。
截至2013年底,中国已运行的
储能项目装机规模达51.5MW,较2012年增长了39%。快速增长涉及可再生能源并网、分布式发电及微网、电动汽车等多个方面。特别是分布式发电及微网领域,无电人口用电问题的解决、海岛可持续能源体系搭建、分布式光伏的启动,都为
储能开启了大量商机,中国
储能应用市场潜力巨大。
全球风电储能装机量241MW
近年来,随着我国风电装机的快速发展,弃风问题也日趋凸显,2013年平均弃风率为11%,虽然这个数据与去年相比,下降了6%,但整体行业的弃风现象依然严峻。目前,我国正在积极采取多种方案解决弃风问题,在众多解决方案中
储能逐渐进入各方视野。
2013年底,全球共有40个风电
储能项目(含运行、在建及规划中项目),装机量约241MW,3/2的项目分布在欧美国家。其中美国的风电场
储能装机规模占比最大;欧洲
电池储能技术在风电场中的应用处于初级阶段,项目数量和装机规模都不大;中国逐渐开始开展风电场
储能示范项目。
锂离子电池、先进铅酸电池、液流电池和钠硫电池是风电场
储能中应用最多的四种技术,在项目数量、装机容量方面,份额都超过了80%。
储能在风电场中的应用主要集中在削峰填谷、跟踪计划出力、调频和平滑风电输出等领域。
随着国家政策的鼓励与扶植,2012年发布的《关于加强风电并网和消纳工作有关要求的通知》、2013年《可再生能源电力配额管理办法》的推行,集中体现了国家能源局促进风电消纳的主要思路,而
储能作为实现大规模风电并网的关键技术也被写入了相关政策文件中。
分布式发电及微网成为储能热点应用
分布式发电及微网日益成为能源领域的应用热点之一,按照国家能源规划,到2020年,分布式发电的装机容量将达到2.1亿千瓦,占全国总装机的11%,而
储能作为分布式发电微网的关键支撑技术。
储能在分布式发电及微网中主要起到稳定系统输出、起到备用电源作用以及提高分布式发电系统调度灵活性。
CNESA的项目数据显示,2013年底,分布式发电及微网已经成为
储能最热点的应用领域之一,美国、中国及欧洲是发展最快地区,其中美国在项目数量及装机容量方面都占据世界领先位置,中国位例第二位。
就目前已发展的项目来看,包含
储能系统的分布式发电及微网项目主要应用于社区、工业、商业、用户、偏远地区、军方等领域。其中,社区类的项目数量是最多的,占所有项目数量的50%,主要分布在美国和日本。其次是海岛和偏远地区类
储能项目,分别占总项目数量的12%和9%,主要在中国和美国。
储能在调频辅助服务中受限
尽管目前大部分布置于电网的大容量
储能项目,例如用于风电、光伏发电的
储能系统等,都将调频作为
储能要实现的功能之一进行设计,但目前专门针对电力调频辅助服务市场开展的
储能项目数量上比较受限。
目前,美国是开展
储能调频项目最多的国家,比较知名的项目有纽约州Stephentown 20MG
储能电站、AES纽约州8MG
储能电站等。智利也开展了一些调频
储能项目,如AES公司在智利北部电网投用的三个
储能项目。中国也开进行
储能调频电站试点,2013年9月,中国第一个调频
储能电站北京石景山热电厂电池
储能项目正式投运。
储能在智能建筑中发挥作用
智能建筑的能量体系通常包括能源生产和输送系统、
储能系统、终端能源使用系统、智能能源服务系统四个要素。并在智能建筑中为建筑结构打造合理高效、安全可靠的供电系统,保证设备仪器不间断运行、改善电能质量;
储能系统和屋顶光伏或小型风力发电机配合,构建分布式微电网体系,优化电力结构,降低用户的电费支出。燃料电池还可以作为建筑物的电力来源,直接为楼宇提供电力保证;蓄冷蓄热系统转移建筑物高峰用电量,在分时电价政策下,为业主节省电力费用。
美国的智能建筑发展主要涵盖在以智能电网的建设为依托的智慧城市的建设和示范中。如,科罗拉多州的Boulder市智慧城市项目中,融入了智能电网、分布式光伏发电、电动汽车、用户
储能系统、能源管理服务网络等要素。日本的智能建筑主要围绕智能电网和智能城市进行。欧洲的智能建筑发展也主要体现在智慧城市。瑞典斯德哥尔摩、荷兰阿姆斯特丹、法国里昂、西班牙马拉加等城市利用光伏发电、电池系统和节能设备构建正能量楼宇和电动汽车智能充电系统,通过引入用电监控系统和社区能源管理网站,对区域内的电力供需进行有效调控。
储能市场发展现状与展望
根据CNESA统计,2013年,除抽水
储能、压缩空气
储能及储热外,
储能项目总装机容量达到了736MW,较2012年增长了12%。
北美、欧洲、亚太地区是
储能项目开展较多的国家。美国拥有全球近一半的示范项目,2013年投运了几个装机规模较大的项目,如AES位于Dayton市的40MW调频项目、毛伊岛10MW风电场项目等,使其全球装机规模首次超越日本,位居第一。欧洲近几年计划大力推动可再生能源发电,德国、英国、法国、西班牙等国相继在2013年开展了若干项目,涉及输配、智能城市、海岛微网等领域,特别是德国目前已有30MW的项目获得补贴。日本
储能项目装机容量仅次于美国,仅NGK公司的装机量就超过了300MW。
中国
储能项目近两年发展较快,分别在可再生能源并网、分布式发电及微网以及电动汽车等领域部署了一些
储能项目。从应用上看,按装机容量分,
储能在可再生能源并网领域的比例最高,占51%,电力输配、分布式发电及微网、以及辅助服务也是应用的重点领域,分别占比19%、8%以及16%。
从技术上看,截至到2013年,钠硫电池的装机比例仍旧最高,约占45%,其次是锂离子电池和铅蓄电池,分别占32%和12%。
2013年,中国
储能项目累计装机容量从2012年的47.7MW上升至64.9MW,增长率为36%。
从中国的
储能分布区域来看,其中华北区域项目开展数量最多,东北、西北、华东、华南区域较为平均,西南和华中地区项目开展数量最少。华北地区主要的
储能应用类型为风电
储能,国电和风北镇风电场
储能项目、龙源法库卧牛石
储能项目等是该地区的主要项目。西北地区主要的
储能类型为分布式发电及微网
储能,其中又以离网项目居多。华东地区海岛分布式发电及微网
储能项目最多,如舟山市东福山岛风光储柴及海水淡化综合系统工程。华南地区以配电网侧的
储能应用最为亮眼,其中包含广为人知的南网宝清
储能电站项目。另外,海岛分布式发电及微网也占有很大比例,包括珠海东澳岛智能电网、海南三沙智能微电网项目等。
随着越来越多的示范项目在中国运行,预计到2020年,中国
储能市场规模将达到约136.97GW(其中包含抽水蓄能、储热等技术),占2020年全国发电总装机量1800GW的7.6%。
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