张国宝：储能技术在电力系统中的应用状况

 

关于储能技术在电力系统中的应用和价值分析

近几年太阳能、风能等可再生能源发电在电力系统中比例逐渐增加，给现有电网的安全运行和高效调度带来了新的挑战，智能电网则成为推动新能源发展及保障电网安全的重要载体。储能技术尤其大规模储能技术是智能电网在发电、输电、配电、用电四大环节调节电能质量、优化能源效率等主要目标的实现手段，逐渐成为构建智能电网不可或缺的关键环节。（见表2）

可以看出，储能在整个电力系统中的作用体现在“调剂、优化、提高、保障”，即调剂全系统内电能的高效和灵活分配，优化全系统设备的资源配置和利用、提高全系统的运行效率和电能质量、保障全系统稳定和安全运行。其中储能的必要性体现在保障电网安全，实现全系统的能量管理，接纳可再生能源；经济性体现在优化设备的配置、提高全网的效率；技术先进性体现在相比于传统调峰、调频、旋转备用设备来说其快速、准确的响应性和高效率等方面的突出优势。

当前，储能在电力系统的细分领域应用主要包括可再生能源接入储能、电网调峰/调频储能、配电侧分布式储能和用户侧分布式微网储能几种，储能在这些应用中具有直接和间接经济价值。（见表3）

综上，投资者（发电公司、电网运营商、用户侧）衡量储能的价值除考虑各个应用模式下的直接收益外，更多的要衡量储能对全系统内的综合性价值，包括设备投资减少、运营费用降低、发电/用电效率的提高等，另外开放的电力交易也会增大储能的市场竞争力。通过已运行的储能示范项目积累，建立不同模式下系统经济模型，通过产业政策全局把握，推动储能行业的发展。

关于化学储能技术的应用现状

目前，全球在电力系统中运行的储能设备总装机容量达到127GW，其中99%的储能设备为抽水蓄能技术，化学储能技术总装机容量约520MW，其中钠硫电池304MW、锂电池116MW、液流电池20MW、铅酸电池（包括铅炭电池）80MW。

钠硫电池是目前装机规模最大的化学储能技术，主要应用于配电网的分布式储能，延缓负荷增长时对配网设备和线路扩容升级的投资。锂电池和液流电池近些年技术发展很快，在电力系统中的应用逐渐增多。锂电池的主流技术包括碳酸锂、磷酸锂铁、聚合物锂电池和锰酸锂电池等，偏重于电力系统的功率型应用，包括调频、调压及波动控制等。液流电池中技术最成熟的是全钒液流储能电池，也有研究机构在研究铁铬液流电池。主要是电力系统的能量型应用，包括提高可再生能源发电效率、电网调峰和分布式储能等。铅炭电池目前主要用于提高电网的电能质量。（见表4）

美国、日本、欧洲和中国的电力系统中化学储能的应用处于领先水平。日本是高度城市化的国家，用电峰谷负荷差异大，电网用于扩容的投资巨大，储能的作用是提高电网的利用效率、延缓扩容升级投资以及家用备用电源等；美国的电力交易商业化市场程度较高，储能的应用主要是针对分布式微网及电力调频应用。中国和欧洲的可再生能源发展迅速，储能主要作用是加强现有电网接纳可再生能源的能力。

液流电池、锂电池和钠硫电池等化学储能技术在电力系统的各个环节都有所应用，并逐渐体现其综合价值，项目的数量和规模逐年增加。美国、中国、日本、欧洲由于电网结构的不同，对储能应用的侧重点有所差异。更多应用项目的实施会引导和推进技术的完善以及市场的商业化。

储能技术产业政策

可再生能源的发展规划和完善优化现有电力系统，提高整体能源利用效率，世界主要国家都有支持储能技术发展的政策措施。

美国能源部2011年2月发布了 《2011-2015储能计划》，关注如何安装储能系统以实现其最大效用；储能系统的成本、安全性及使用周期的研发和应用事宜；促进技术研发并建设示范项目展示储能的价值链条，通过示范项目的建设及运营反馈指导科研方向；储能设备的工业设计，以实现其大规模产业化生产。美国加州政府2010年颁布储能 《AB2514》号法案，评估各种储能系统优势及在电力系统应用模式，制定出切实可行、具有成本效益的储能系统安装标准，实行储能配额制，2020年储能装机容量达到最大负荷的5%。

日本产业省于2011年11月发布《节能法修正案》，鼓励使用自主发电设备和蓄电池等作为用电高峰对策；要求在工厂和大厦中使用自助发电设备，对建筑物进行节电改造，建设大厦能源管理系统；在居民住宅中定置锂电池、光伏发电系统、燃料电池系统并安装房屋能源管理系统。

给电力系统带来的是系统级的综合价值，其商业化市场的发展更需要产业政策的支持。如何制定有效、具体的产业政策，已经成为世界各国能源部门开始思考的问题。储能产业政策大致包括减税补贴、一次性投资补贴、参与商业化电价竞争、电价补贴等几方面补贴形式。（见表5）

储能是电力系统不可或缺的一部分，为更好地引导和推进储能的商业化市场，制定适合本国国情的储能产业政策至关重要。这些政策应包括但不限于税收减免、电价补贴、一次性投资补贴和参与商业化电力交易等形式。