1.3.2　我国储能技术现状与产业政策

2016年国家发展改革委、国家能源局联合印发《能源技术革命创新行动计划(2016—2030)》,将储能技术创新作为重点任务。2017年10月,国家发展改革委、国家能源局等五部门联合印发《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,“支持在可再生能源消纳问题突出的地区开展可再生能源储电、储热、制氢等多种形式能源存储与输出利用;推进风电储热、风电制氢等试点示范工程的建设”。2018年10月,国家发展和改革委员会、国家能源局印发《清洁能源消纳计划(2018—2020年)》,提出“探索可再生能源富余电力转化为热能、冷能、氢能,实现可再生能源多途径就近高效利用”。2019年4月,国家发展和改革委员会发布《产业结构调整指导目录》中,进一步强调储能技术在未来能源可持续发展过程的战略地位。2020年1月,国家能源局综合司、应急管理部办公厅、国家市场监督管理总局办公厅联合制定了《关于加强储能标准化工作的实施方案》,进一步推动落实《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》(发改能源〔2017〕1701号),加强储能标准化建设工作,发挥标准的规范和引领作用。目前,储能产业政策逐渐与电力辅助服务、电力现货市场建设以及用户侧需求响应等有关政策结合起来,共同促进储能产业高质量发展。

锂离子电池方面,截至2018年年底,锂离子电池全球累计装机容量占比82%,钠基电池、铅蓄电池和液流电池紧随其后。全球电化学储能市场累计装机功率规模为6058.9MW,2019年复合增长率62%,继续保持高速增长态势。目前,锂离子电池是最成功的便携式储能电池,但其使用仅限于小型电子设备。在大规模储能中,锂离子电池受到性能、成本和安全性等方面的限制,亟须进一步技术突破。

液流电池方面,国内有中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、中国科学院沈阳金属研究所、中南大学、大连融科储能、北京普能、北京低碳清洁能源研究院、承德新新钒钛储能、银峰新能源、乐山伟力得等多家研究单位和企业从事液流电池的研发和产业化工作。在关键材料基础研究和电池系统集成及应用示范工程方面取得了重大突破。中国科学院大连化学物理研究所牵头国际相关标准的制定,该团队实施了包括2012年全球最大规模的5MW/10MW·h全钒液流电池储能系统商业化应用示范项目在内的近30项应用示范工程,应用领域涉及分布式发电、智能微网、离网供电及可再生能源发电等领域。近年来,通过电池关键材料和电堆结构设计创新,工作电流密度提高到120~150mA/cm2,从而使电堆功率密度显著提升,成本显著降低。

压缩空气储能方面,中国科学院工程热物理研究所、华北电力大学、西安交通大学、华中科技大学等单位对压缩空气储能电站的热力性能、经济性能、商业应用前景等进行了研究。2013年,中国科学院工程热物理研究所完成了1.5MW先进压缩空气储能系统示范,并于2016年完成了10MW先进压缩空气储能系统关键技术研发和示范。在2015年,由清华大学、中国科学院理化技术研究所及中国电力科学研究院共同研制的500kW级非补燃压缩空气储能发电示范系统在安徽芜湖实现发电出功100kW的阶段目标。

飞轮储能技术方面,2016年12月15日,我国首台兆瓦级飞轮储能电源工程石油钻井工程飞轮储能样机在河南省濮阳市中石化中原油田卫453井现场成功示范。具有储能和限流两种功能的1MV·A/MJ超导储能⁃限流系统样机自2017年1月6日在玉门低窝铺风电场10kV电网系统并网运行,其并网谐波畸变率为2%,率响应时间0.8ms,在储热储冷方面,熔盐蓄热已在美国、西班牙、中东、北非等国的二十多座太阳能热发电中得到了规模化应用,总装机容量约为300万千瓦,我国2018年先后有青海德令哈50MW槽式、50MW塔式和甘肃敦煌100MW塔式三个千兆瓦级大容量熔盐蓄热太阳能热电站相继投运,在河北也分别建成了37MW·h和20MW·h的低熔点熔盐储热谷电供暖示范工程;水、固体和相变蓄热已在建筑空调、太阳能热利用、清洁能源供暖、热电厂储热、供冷等领域得到大规模商业化应用,我国以华能长春热电厂、丹东金山热电厂为代表的一批蓄热容量高达1000MW·h的数个大型固体蓄热电锅炉相继投入运行,在北京、天津、固安、青海果洛州等地相继建成了数百MW·h的大容量相变储热谷电和弃风电供暖示范工程,世界有100万kW以上的冰蓄冷空调工程在运行,中国从20世纪90年代初,开始建造水蓄冷和冰蓄冷空调系统,至今已有建成投入运行和正在施工的工程833项。有效提高了电能质量和低电压穿越能力,综合技术性能达到国际先进水平。

总体而言,近年来我国已经形成了锂离子电池、超级电容器储能产业链,研发实力和产品竞争力明显提高,储能产品已开始批量进入国内外市场。先进液流、超临界压缩空气等储能技术成熟度显著提高,进入大规模示范阶段,为后续产业化奠定了良好的基础。从示范应用效果看,储能的应用能够给电力系统、分布式能源、可再生能源带来包括经济、环境和社会效益的综合价值。但由于目前还未形成衡量这种综合收益的商业模式,储能产业链尚未完全形成。与此同时,各类储能技术仍然在快速发展,新的更具竞争力的储能技术也在进一步涌现,智能电网整体技术和路线尚不清晰,储能国家发展政策尚未形成,市场驱动力尚显不足。

在“十三五”期间,国家科技部、学术界和产业界的专家学者认识到,通过加大技术开发投入力度、提高现有储能技术水平、发展新型储能技术、提高储能的技术经济性、扩大储能示范应用规模,从科学和技术上为我国大规模储能技术的发展,支撑能源结构转型、能源产业升级奠定一定的基础,研究开发适合我国国情的储能技术,以及相应的商业盈利模式,对于在新一轮能源革命中占据先机,具有重要战略意义。表1⁃1为我国现行储能产业相关政策,这些政策的出台极大地促进了储能的发展。

表1⁃1　我国现行储能产业相关政策