文_馬 佳
儲能:推動清潔轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵力量
文_馬 佳
隨著可再生能源大量開發(fā)利用,智能電網(wǎng)快速發(fā)展,能源轉(zhuǎn)型的步伐越來越快,儲能技術(shù)作為能源系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,對世界清潔轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。儲能技術(shù)未來前景如何?產(chǎn)業(yè)變革將帶來哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)?7月中旬,在《能源評論》舉辦的儲能學(xué)術(shù)沙龍上,多位專家共聚一堂,探討儲能技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢。
工業(yè)4.0概念興起之時,各行各業(yè)都嗅到了變革的意味。對于因第二次工業(yè)革命受益獲得長遠(yuǎn)發(fā)展的能源行業(yè)來說,不得不變革的時刻,已經(jīng)到來。
如今,綠色發(fā)展、清潔轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為世界共識,給能源行業(yè)帶來了巨大機(jī)遇:新能源、智能電網(wǎng)、儲能等新技術(shù)快速崛起,綠色工業(yè)革命已宣告來臨。
綠色工業(yè)革命是什么?諾貝爾和平獎共同獲得者、聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會特約科學(xué)家伍德羅·克拉克在其專著《綠色工業(yè)革命》一書中有明確定義:綠色工業(yè)革命,就是要通過對能源基礎(chǔ)設(shè)施的改造,帶來一種可持續(xù)的綠色經(jīng)濟(jì)。它以可再生能源開發(fā)利用為基礎(chǔ),通過分布式發(fā)電與綠色智能電網(wǎng)送電相結(jié)合的方式,實現(xiàn)人類生產(chǎn)與生活的碳中和,綠色工業(yè)革命對人類社會可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。
事實上,各國早已開始的能源轉(zhuǎn)型,就是綠色工業(yè)革命的一部分。走在美國布魯克林大街上,你會發(fā)現(xiàn),超市商店的停車場照明已經(jīng)全部換成可再生能源,車棚上安裝有太陽能電池板,燈柱上裝著風(fēng)力渦輪機(jī),電池儲存的電力足夠使用五天,可供陰雨天使用。
前段時間,一則德國實現(xiàn)可再生能源100%出力的新聞受到廣泛關(guān)注,雖然最后證明是當(dāng)天監(jiān)測數(shù)據(jù)有誤并未達(dá)到100%,但人們無法忽視的事實是,德國確實已經(jīng)在可再生能源發(fā)電上實現(xiàn)高比例替代化石能源。
這種趨勢并非在美國和德國才有,以可再生能源替代化石能源為主要內(nèi)容的能源轉(zhuǎn)型被納入多國能源政策,同樣也是我國能源革命的重要內(nèi)容。
在可再生能源領(lǐng)域,中國的發(fā)展成就不容小覷。中國對于清潔能源技術(shù)給予非常高的期望?!敖衲昕萍紕?chuàng)新大會上,習(xí)近平總書記明確提出,到2020年進(jìn)入創(chuàng)新型國家行列,到2030年要進(jìn)入創(chuàng)新型國家前列,到2050年要成為世界科技強國和世界主要的科學(xué)中心?!敝袊萍疾靠稍偕茉磁c新能源國際科技合作計劃辦公室副主任趙剛說,“主要的科學(xué)中心,意味著中國要成為引領(lǐng)科技、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要國家。”
在國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016~2030年)》中,儲能技術(shù)創(chuàng)新被列為重點任務(wù)之一。從歐、美、日實施的儲能項目和發(fā)展規(guī)劃來看,多個國家均在通過示范項目累計實際經(jīng)驗,推動儲能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用,并以此為基礎(chǔ)開展儲能經(jīng)濟(jì)性研究,促進(jìn)儲能商業(yè)化和市場化發(fā)展。
儲能應(yīng)用主要集中在可再生能源發(fā)電移峰、分布式能源及微電網(wǎng)、電動汽車充換電等領(lǐng)域,是解決新能源發(fā)電與電力消費不同步問題的關(guān)鍵。伴隨新能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,儲能技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)成為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)注重點。
“能源轉(zhuǎn)型背后是什么?就是技術(shù)進(jìn)步。有蒸汽機(jī)才有了煤炭時代,內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)帶來了石油時代,那下一個原動力機(jī)器是什么?取決于下一代的能源形式是什么。”中海油能源經(jīng)濟(jì)研究院原首席能源研究員陳衛(wèi)東的話語頗有些哲學(xué)意味,“一個社會發(fā)達(dá)程度越高,電力在能源消費中所占的比重就越高。未來,電力在生活中的比重會提高,能源轉(zhuǎn)型正在發(fā)生,中國也必須跨過能源轉(zhuǎn)型?!笨梢韵胍?,更多新技術(shù)的涌現(xiàn),將給世界綠色轉(zhuǎn)型帶來更多可能性。
學(xué)術(shù)沙龍一開始,克拉克先生帶來的新鮮玩意就吸引了大家的注意力。
一張與A4紙大小和厚度相當(dāng)?shù)奶柲茈姵匕迳?,一小格一小格的太陽能板緊密排列,上端的屏幕上顯示著此時提供的電能數(shù)據(jù)。與平時見到的太陽能電站使用的電池板不同,這種薄膜太陽能電池的柔韌性很好,非常輕便,一張A4紙大小的材料,比紙張重不了多少。
的表情好像在說想想辦法吧。我像美國人似的聳聳肩膀,流露出無可奈何的表情。沉悶而煩躁的氣氛充滿了電梯。好像是壞了。要按緊急鈴嗎?女人焦急地說。那好吧。我點頭說道。女人先是緩慢地,后來幾乎是神經(jīng)質(zhì)地去按紅色的“呼叫”按鈕。女人按得手指都紅了,終于放棄了。下面好像沒有人。時間漸漸流走。我和女人用力敲電梯門,想告訴外面的人我們被困在電梯里面了。我們手腳并用,把門敲得咣當(dāng)咣當(dāng)。敲著敲著,我說,如果再這樣捶下去,說不定電梯受到?jīng)_擊墜落下去。女人滿臉恐懼,停止了敲門。今天早
想象一下,如果這種太陽能電池板裝在200棟建筑的屋頂上,裝在整體社區(qū)中,大規(guī)模生產(chǎn)會帶來成本降低的紅利,潛力巨大。不過,人們必須要接受的事實是——太陽并不是永遠(yuǎn)在工作。必須找到一種方式,將電能儲存起來。儲能技術(shù),就是實現(xiàn)高比例可再生能源發(fā)電的一個必要條件,其蘊藏的價值就在于此。
自誕生以來,人類就在不停尋找儲存的辦法。我們儲存食物,儲存數(shù)據(jù),儲存知識,儲存記憶,對于儲存技術(shù)的癡迷,也不斷推動社會進(jìn)步。電力作為現(xiàn)代社會發(fā)展的助推器,儲存的方式也非常重要。飛輪儲能、空氣儲能,及現(xiàn)在廣泛用在電動汽車上的鋰電池儲能等技術(shù)都處在生長期。
儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)來說并不陌生?!皟δ茉陔娏ο到y(tǒng)應(yīng)用主要在三個方面,”中國電力科學(xué)院首席專家惠東說,“第一個是在發(fā)電側(cè)推動能源結(jié)構(gòu)變化,第二個是使電網(wǎng)從功率型向電量型轉(zhuǎn)移,第三個是滿足用戶對互動和個性化的需求?!?/p>
而想真正讓儲能技術(shù)應(yīng)用到千家萬戶,實現(xiàn)商業(yè)化運營,并不是一件容易的事情,甚至可能需要很長時間?!拔覀冎v了這么多儲能技術(shù),有一些也已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)或半商業(yè)化的運用,但仍然存在一個問題,”惠東直言不諱,“經(jīng)濟(jì)技術(shù)性還不夠好?!?/p>
推動儲能發(fā)展,不僅需要技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新,儲能技術(shù)應(yīng)用示范也是重要的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中,各類技術(shù)將會受到嚴(yán)格的檢驗,判斷是否具有大規(guī)模生產(chǎn)的可能性,是否有合理的產(chǎn)業(yè)鏈階段,如此,成本降低,安全性提升,才具有商業(yè)化的價值。
“能源安全首先要有一個經(jīng)濟(jì)成本。從經(jīng)濟(jì)成本的角度來講,不可能無限增加投資。那么極限點在哪?實際上,任何投資是要帶來效益的,應(yīng)該帶來社會整體成本的下降,所以對風(fēng)險評估非常重要。”全球能源安全智庫論壇秘書長劉強一語中的。儲能技術(shù)雖然美妙,但面對實際投運,必須更加謹(jǐn)慎。
國網(wǎng)新能源張家口風(fēng)光儲輸示范工程就正在做這樣的事情。它承擔(dān)著新能源技術(shù)示范試驗的重要任務(wù),光伏、風(fēng)電、儲能的各項新技術(shù)在這里試驗檢測、示范運行。目前,張家口風(fēng)光儲輸示范項目對比較傳統(tǒng)的鋰電池,全釩液流、鉛酸、鈦酸鋰、超級電容都做了示范運行,同時還在研究儲能電池梯次利用和回收、深冷液化儲能等技術(shù)。
國網(wǎng)新能源張家口風(fēng)光儲輸示范電站副總工程師劉漢民舉了一個例子。目前他們的試驗結(jié)果表明,現(xiàn)在儲能電站用鋰電池一度電成本六七毛錢,再過幾年成本可能降到三毛錢,如果說實現(xiàn)商業(yè)化運行并收回成本以前想都不敢想,那么現(xiàn)在是看到了曙光?!半S著成本進(jìn)一步降低及儲能政策的提升,也許儲能電站商業(yè)化運行的時代很快就會到來。我們?nèi)匀辉谔剿??!眲h民說。
未來的技術(shù)風(fēng)口在哪里,目前誰也不敢確定。在陳衛(wèi)東看來,目前突破性的技術(shù)還沒有出現(xiàn),但未來是光明的,大家都滿懷希望?!澳茉醋兏镆欢〞絹恚娏σ欢〞淮笠?guī)模、可利用、可接受地儲存起來。因為我們的資源是不夠的,我們再也經(jīng)不起這樣一種耗費巨大能源來支撐生活的方式。電力和能源儲存是我們必須解決的下一代的問題。”
“互聯(lián)網(wǎng)+”時代,電力用戶行為有了深刻變化。根據(jù)埃森哲的調(diào)查報告,消費者對能源管理計劃非常感興趣。他們希望知道家庭能源用在了哪些地方,希望能有效利用能源而達(dá)到節(jié)省開支的目的。越來越多用戶追求互動及個性化的需求,這對能源行業(yè)變革提出了新的要求,也帶來了不小的挑戰(zhàn)。
儲能的快速發(fā)展帶來的另一個挑戰(zhàn),也在于此。如果不久的將來,當(dāng)更多的用戶開始要求能源自給自足時,傳統(tǒng)電力行業(yè)集中式的能源供應(yīng),該如何應(yīng)對?
傳統(tǒng)的模式正在受到挑戰(zhàn)。全球電力需求增速正在放緩,能源利用方式創(chuàng)新的速度正在加快,用戶需求的變化越來越多?!皩τ陔娋W(wǎng)公司來講,如果單純考慮降低運營成本來提升收入已經(jīng)行不通,必須考慮業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。”埃森哲大中華區(qū)資源事業(yè)部總經(jīng)理鄧赟說,“國家電網(wǎng)公司從兩年前就開始熱議智能電網(wǎng)話題,我覺得是非常正確的選擇?!?/p>
對于電力企業(yè)來講,跟上趨勢,投資儲能非常必要。另一方面,如何根據(jù)用戶需求快速做出調(diào)整,是未來競爭的關(guān)鍵因素。只有主動參與競爭,才能贏得主動權(quán)。
國家電網(wǎng)公司始終保有緊迫感,業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型一直在進(jìn)行:智能電網(wǎng)技術(shù)研發(fā),電動汽車充換電站和充電樁建設(shè),為新興工業(yè)園區(qū)和工業(yè)用戶提供智能用電服務(wù),建設(shè)智能家居的示范小區(qū),各類智能綜合能源平臺的建設(shè),探索的腳步從未停歇,這也為日后參與激烈的市場競爭打下良好基礎(chǔ)。
僅僅轉(zhuǎn)型發(fā)展,足夠嗎?答案是否定的。
當(dāng)前,清潔轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為全世界共同的話題,任何一個國家都應(yīng)該義無反顧承擔(dān)起責(zé)任。在能源變革的時代,單打獨斗絕對行不通,合作才是出路。
趙剛分享了多年來從事能源研究的經(jīng)驗,他深刻感受到中國新能源產(chǎn)業(yè)的突飛猛進(jìn):“從事新能源研發(fā)生產(chǎn)的大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)幾十倍的增長,在很多方面中國已經(jīng)進(jìn)入世界前列?!彼€提到了中美創(chuàng)新合作的一個里程碑項目——中美清潔能源聯(lián)合研究中心,由雙方政府出資支持新能源研發(fā),專注于電動汽車、煤炭清潔利用和綠色建筑。
促進(jìn)合作,促成合作,在這個能源變革的時代,共同推動清潔發(fā)展,是保護(hù)人類共同生存環(huán)境的必由之路,也是企業(yè)自救、轉(zhuǎn)型發(fā)展的智慧之舉。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略構(gòu)想的提出,是促進(jìn)國際合作大平臺建立的一個典型例子,同時為國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新發(fā)展提供了肥沃的土壤。由能源互聯(lián)帶動的新能源、儲能、金融、國際合作等方面的討論,已經(jīng)獲得國際社會廣泛關(guān)注,也推動國家電網(wǎng)公司不斷進(jìn)步。
“我覺得全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想非常好,建議將其作為一項國際大科學(xué)技術(shù),從大科學(xué)工程、計劃角度組織成立基金,共同資助全世界的科學(xué)家、工程師研究技術(shù)問題。如果技術(shù)獲得突破,全球形成能源互聯(lián)網(wǎng),貢獻(xiàn)會非常大,將促進(jìn)能源革命。”趙剛說。
能源變革的進(jìn)程只會越來越快,任何一個國家都不可能單獨完成此次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革,只有全球創(chuàng)新合作共同來努力才能實現(xiàn)。我們期待著,未來的能源系統(tǒng),會更加友好、便捷、清潔,為子孫后代,留下一個天藍(lán)地綠的美麗地球。
——摘自《國家電網(wǎng)報》