大規(guī)模儲(chǔ)能是低碳能源發(fā)展的必然技術(shù)途徑，配置大規(guī)模儲(chǔ)能可提升可再生能源并網(wǎng)友好性,顯著提高其消納利用水平。要讓儲(chǔ)能行業(yè)健康發(fā)展，要從能源理論、能源技術(shù)、產(chǎn)業(yè)政策和金融手段四個(gè)維度進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展。我國電力市場尚未市場化，產(chǎn)業(yè)政策是發(fā)展儲(chǔ)能的重要推動(dòng)力，近幾年無論國家層面還是地方政府層面都出臺(tái)了一系列的儲(chǔ)能政策，相信隨著這些儲(chǔ)能政策的落地和實(shí)施，我國儲(chǔ)能將會(huì)得到長足的發(fā)展。

——國家能源集團(tuán)北京低碳研究院院長助理繆平

2020年11月11日，中國能源研究會(huì)年會(huì)2020-儲(chǔ)能分論壇在北京成功舉辦。本次論壇由中國能源研究會(huì)主辦，中國能源研究會(huì)儲(chǔ)能專業(yè)委員會(huì)、中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟聯(lián)合承辦，會(huì)議主題聚焦“儲(chǔ)能創(chuàng)新應(yīng)用促進(jìn)多源融合發(fā)展”。國家能源集團(tuán)北京低碳研究院院長助理繆平作了“能源清潔低碳發(fā)展趨勢下的儲(chǔ)能支撐技術(shù)”主旨報(bào)告。

繆平：大家上午好！今天我報(bào)告的題目是“能源清潔低碳發(fā)展趨勢下的儲(chǔ)能支撐技術(shù)”，將從以下幾個(gè)方面跟大家探討：

一是發(fā)展低碳清潔能源技術(shù)，推進(jìn)能源革命

剛才吳總也提到了，在第75屆聯(lián)合國大會(huì)上，中國已經(jīng)鄭重承諾，將采取更加有力的政策和措施，力爭在2030年碳排放達(dá)到峰值，努力爭取在2060年達(dá)到碳中和。我國做出這個(gè)承諾是有底氣的，在“十二五”之前我們國家大力發(fā)展能源，解決了能源供應(yīng)問題。到了“十二五”和“十三五”期間進(jìn)行了能源消費(fèi)、供給、技術(shù)和體制的革命。通過這些年的努力，我國的能源革命取得了令世界矚目的成就，我國的非化石能源發(fā)展速度和投資力度都引領(lǐng)全球，這些成就為我們實(shí)現(xiàn)2030年和2060年的碳排放目標(biāo)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，我們也看到，我們國家能源結(jié)構(gòu)還沒有完成根本的轉(zhuǎn)型，還有一些深層次的矛盾和問題需要解決。例如，在目前電力市場當(dāng)中，火電的主體能源作用依然十分顯著，占我國電力結(jié)構(gòu)的59%左右，非化石能源發(fā)展還有很大空間，這也說明我國可再生能源資源潛力巨大，目前已經(jīng)開發(fā)利用的風(fēng)電、光伏只有潛在資源的一成左右。

但是，新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性較大，發(fā)電出力無法按需控制；新能源高滲透率的電網(wǎng)不能很好滿足負(fù)荷需求，導(dǎo)致電網(wǎng)穩(wěn)定性降低；而電力系統(tǒng)發(fā)、輸、用電瞬時(shí)完成，需時(shí)刻保持平衡。在這種情況下配置大規(guī)模儲(chǔ)能可以提升可再生能源并網(wǎng)友好性，顯著提高可再生能源的消納利用水平。

要讓儲(chǔ)能這個(gè)行業(yè)健康發(fā)展，需要在能源理論、能源技術(shù)、產(chǎn)業(yè)政策上進(jìn)行創(chuàng)新，還要用好金融手段。

從制度層面來講，產(chǎn)業(yè)政策是儲(chǔ)能發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＳ绕涫悄壳拔覈麄€(gè)電力市場還沒有完全開放和市場化，所以可以說政府層面的產(chǎn)業(yè)政策掌握著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的命運(yùn)。今年，無論是在國家層面還是在地方政府層面都出臺(tái)了一系列的鼓勵(lì)儲(chǔ)能的政策，我相信隨著這些儲(chǔ)能政策的落地和實(shí)施，我國的儲(chǔ)能事業(yè)將會(huì)得到長足的發(fā)展。

能源技術(shù)在不斷發(fā)展，從集中式向分布式、數(shù)字化和氫能發(fā)展。在能源技術(shù)革命的各個(gè)階段中，儲(chǔ)能扮演著重要的角色，同時(shí)儲(chǔ)能本身的技術(shù)也在不斷向前發(fā)展，從單純的儲(chǔ)能發(fā)展到分布式儲(chǔ)能、大容量儲(chǔ)能和長時(shí)氫儲(chǔ)能等。

通過“多能源+儲(chǔ)能”可以形成碳平衡的生態(tài)系統(tǒng)。在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，風(fēng)電、光伏、水電、火電和氫能及儲(chǔ)能相融合，衍生出一個(gè)“互助、互融、互生、不會(huì)相克”的五行能源生態(tài)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的火電，化工、建筑、交通運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)，都可以和可再生能源、氫能、儲(chǔ)能等新興的產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來，產(chǎn)生新的增長動(dòng)力。

從能源技術(shù)創(chuàng)新的角度來看，我們需要研究開發(fā)一系列能源前沿技術(shù)，包括低成本的新能源技術(shù)、低成本的儲(chǔ)能技術(shù)、高效電解制氫技術(shù)、大數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈技術(shù)、控制與軟件技術(shù)等等，目的是要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能成本大幅降低、儲(chǔ)能系統(tǒng)安全可靠以及儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的智能化。

二、可再生能源發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)。

儲(chǔ)能技術(shù)百花齊放，多種多樣，到底選擇什么樣的儲(chǔ)能技術(shù)，要根據(jù)需求來確定，即根據(jù)儲(chǔ)能的規(guī)模、儲(chǔ)能時(shí)長來確定用什么樣的儲(chǔ)能技術(shù)。

儲(chǔ)能技術(shù)要有一個(gè)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)體系，可以從五個(gè)維度來進(jìn)行評(píng)價(jià)：第一，安全性是儲(chǔ)能技術(shù)評(píng)價(jià)第一要素。儲(chǔ)能規(guī)模比較大，電池電堆數(shù)量多，比較集中，控制起來比較復(fù)雜，投資也比較大，所以千萬不能發(fā)生安全事故；第二是成本。儲(chǔ)能成本一直是企業(yè)需要考量的最重要的一個(gè)部分，儲(chǔ)能全生命周期的度電成本和里程成本是考察儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)；第三，資源可持續(xù)利用性。儲(chǔ)能是個(gè)資源密集型的行業(yè)，儲(chǔ)能的載體是化學(xué)物質(zhì)，比如說鋰、錳、鈷、鎳、釩，這些化學(xué)物質(zhì)，資源是有限的。所以，考慮電化學(xué)儲(chǔ)能時(shí)，也要考慮這些物質(zhì)是否可以持續(xù)或循環(huán)利用。第四是環(huán)境友好性。第五，當(dāng)然要考量儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能，比如容量、功率、循環(huán)效率、壽命、放電深度等因素，需要根據(jù)應(yīng)用場景來進(jìn)行適宜的配置。

儲(chǔ)能技術(shù)主要包括這幾大塊：物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱儲(chǔ)能。目前以抽水蓄能占比最大，電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展最迅猛。目前主流的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)路線包括鋰離子電池、液流電池、鉛酸電池。

這里做了一個(gè)簡單的對(duì)比，從鋰電池、鉛酸電池、氫燃料電池、全釩液流電池的對(duì)比當(dāng)中，我們認(rèn)為鋰電池占有統(tǒng)治性的地位，它的技術(shù)比較成熟，加上動(dòng)力電池迅猛發(fā)展，公眾和市場對(duì)鋰電池接受度高，鋰電池未來依然會(huì)是整個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能當(dāng)中具有統(tǒng)治地位的技術(shù)。全釩液流電池具有比較好的安全性和比較長的循環(huán)壽命，資源友好性比較好。在未來，全釩液流電池可以在大規(guī)模儲(chǔ)能中占有一席之地。從安全性來看，全釩液流電池（這里主要指的是高功率的全釩液流電池），它的安全性比鋰電池要好，這兩種電池的規(guī)模各有各的應(yīng)用場景。從成本來講，這兩種電池儲(chǔ)能的度電成本和投資成本未來都會(huì)大幅度下降。壽命方面是全釩液流電池比鋰電池要好一些，但是在能量密度和效率方面，鋰電池占有比較大的優(yōu)勢。所以這兩種電池各具優(yōu)勢，新一代的全釩液流電池更加適合于高安全、大規(guī)模、長壽命、長時(shí)間的充放電和可再生能源的應(yīng)用場景。

下面說說梯次電池儲(chǔ)能。對(duì)梯次電池儲(chǔ)能，業(yè)界可能有不同的聲音，在我看來，無論是什么樣的電池，只要它具有經(jīng)濟(jì)性，只要它是安全的，有適用的應(yīng)用場景，就有它的江湖地位。低碳院為國家能源集團(tuán)內(nèi)部的風(fēng)光儲(chǔ)項(xiàng)目開發(fā)了梯次電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用了多簇并聯(lián)技術(shù), 可以實(shí)現(xiàn)梯次電池高能量利用率，同時(shí)在壽命、成本、安全等方面采取一系列優(yōu)化設(shè)計(jì)，比如，采用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，降低成本；根據(jù)電池?SOC進(jìn)行模組間功率分配，減緩電池衰減；根據(jù)梯次電池的特性，優(yōu)化容量/功率配置、充放電倍率；采用主控均衡BMS，改善電池的一致性；采用模塊化結(jié)果，減低木桶效應(yīng)，提高能量利用率；采用多級(jí)保護(hù)、故障預(yù)測、系統(tǒng)熱管理、預(yù)警應(yīng)急以及自動(dòng)消防等措施，大大提升系統(tǒng)的安全性

簡單談一下氫儲(chǔ)能。氫能和儲(chǔ)能是低碳院的的兩大技術(shù)發(fā)展方向。將這兩個(gè)結(jié)合起來，我們正在探討氫儲(chǔ)能的技術(shù)可行性。氫儲(chǔ)能可以實(shí)現(xiàn)可再生電、氫、化工協(xié)同發(fā)展。在歐洲大約有一百多個(gè)項(xiàng)目在實(shí)施，其中九十多個(gè)項(xiàng)目正在運(yùn)行，現(xiàn)在業(yè)界普遍認(rèn)為P2G（電制氫、電制化學(xué)品）是大容量長周期可再生能源棄電消納的優(yōu)選方案。氫儲(chǔ)能有兩個(gè)特點(diǎn)，一是功率與能量解耦，成本與儲(chǔ)能容量關(guān)系不大；二是跨能源領(lǐng)域儲(chǔ)能，成本不受存儲(chǔ)時(shí)間的約束。我們低碳院承擔(dān)了一個(gè)國際合作專項(xiàng)，用可再生能源電力通過SOEC將二氧化碳和水進(jìn)行共電解制氫或甲烷（甲醇）等化學(xué)品。氫儲(chǔ)能技術(shù)還處于起步階段，還有很多技術(shù)難點(diǎn)需要突破，比如，高溫聯(lián)合電解項(xiàng)目中的SOEC技術(shù)，我們跟丹麥進(jìn)行合作，丹麥在這方面是全球領(lǐng)先，但是也沒有到百千瓦級(jí)別，還需要在材料、工藝、系統(tǒng)集成和控制方面下大功夫。

除了剛才講的各種電池的儲(chǔ)能技術(shù)外，儲(chǔ)能系統(tǒng)還需要輔助或者配套的技術(shù)，我們也必須要重視，這些配套技術(shù)包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、PCS、EMS等。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了電池儲(chǔ)能應(yīng)用的電氣規(guī)模和性能。作為連接電池組和電網(wǎng)的儲(chǔ)能功率變換器，是電池儲(chǔ)能的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)兩者之間能量雙向交換的橋梁。低碳院開發(fā)的PCS關(guān)鍵技術(shù)，采用最優(yōu)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略和參數(shù)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)行模式及相互之間無縫切換、多個(gè)PCS模塊并聯(lián)運(yùn)行、多儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC控制等。在可再生能源儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中，通過優(yōu)化能量管理技術(shù)，達(dá)到可再生能源發(fā)電最大化消納和提高發(fā)電質(zhì)量的目的。在我們低碳院的園區(qū)內(nèi)，有一個(gè)光儲(chǔ)氫充納網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了光伏削峰、光儲(chǔ)一體化、儲(chǔ)能削峰、儲(chǔ)能備用、儲(chǔ)能充電、電動(dòng)車對(duì)電網(wǎng)、光伏充電、儲(chǔ)能制氫、氫能備用、加氫等10種功能。

此外還有儲(chǔ)能調(diào)度和優(yōu)化配置技術(shù)也值得大家注意。儲(chǔ)能可以單獨(dú)與負(fù)荷配合，也可以和新能源進(jìn)行配合。未來的儲(chǔ)能應(yīng)與新能源與負(fù)荷曲線疊加后形成的凈負(fù)荷進(jìn)行匹配，從而充分發(fā)揮系統(tǒng)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。配置儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)充分考慮不同時(shí)間尺度應(yīng)用場景需求，如滿足安全性、可調(diào)容量、響應(yīng)速度等指標(biāo)要求，還要考慮投資經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行收益。現(xiàn)在一些地方政府出臺(tái)的政策有配置10%-20%儲(chǔ)能的要求，這具有一定的經(jīng)濟(jì)合理性。

最后，我們低碳院正在和我們集團(tuán)內(nèi)部兄弟單位合作，近期內(nèi)規(guī)劃幾個(gè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，主要是通過這些示范項(xiàng)目的實(shí)施來驗(yàn)證國家能源集團(tuán)開發(fā)的新一代全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)和梯次電池儲(chǔ)能技術(shù)的在新能源發(fā)電測應(yīng)用。

我就講到這里，謝謝大家！