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儲能革命:機會 挑戰 前景

作者:admin 來源: 日期:2019-07-14 22:00:27 人氣:17

石墨烯被譽為“新材料之王”,具有電子遷移率快、強度高、導電性/導熱性佳、透光率高、質量小等優異特性,在新能源、石油化工、電子信息、復合材料、生物醫藥和節能環保等領域的應用都有望引發行業的變革。因此,石墨烯成為了引領新一代工業技術革命的戰略性新材料。

業內專家認為,石墨烯在電化學儲能領域的應用,是最有可能實現規劃化量產的產業領域,特別是在超級電容器和電池領域。近年來,隨著石墨烯電池技術的發展,石墨烯技術逐步走向產業鏈的下游,處于產業化應用的前夜,對于未來儲能技術的推進非常值得期待。

今年6月,珠海聚碳復合材料有限公司和哈工大合作成立石墨烯電池技術實驗室,將科研項目更好的落實到應用產品以及商業化發展,高校與企業科研創新合作,達到高校與企業雙贏局面。

聚碳復材相關負責人表示,目前聚碳和哈工大研發石墨烯聚合材料電池的儲能量是傳統電池產品的三倍,用此電池提供電力的電動汽車能行駛超過1000公里,充電時間大大減少,充電次數可達3000次以上,電池的重量不足傳統充電電池的一半。

雖然這些數據仍處于試驗階段,但毫無疑問石墨烯將成為電池儲能領域瓶頸的突破點。然而石墨烯材料的品質和成本問題,也嚴重制約它在電池儲能領域規劃化應用。

未來,石墨烯在電池儲能產業中的應用,迫切需要政府從宏觀層面積極介入,通過政策性引導和資金支持,有效整合技術鏈與產業鏈中的各創新要素與資源,保障石墨烯儲能材料的研發、生產與應用工作又好又快發展。

儲能技術進入了商業化轉型窗口期

儲能作為一項先進的能源技術,在能源稀缺和能源結構轉變的今天越來越凸顯其重要的價值。

自中共十八大召開以來,黨和國家將“生態文明建設”上升到國家發展戰略高度。節約資源和保護環境是建設生態文明的標志,而推動資源利用方式根本轉變成為實現節約資源和保護環境這項基本國策的必然途徑,其中,儲能又是成功實現這一途徑的主要抓手之一。在《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》首次提出了“依托儲能技術,推進智能電網建設,增強電網優化配置電力能力和供電可靠性?!毖刂鴥δ芗夹g創新所引發的企業生產和經營環節的創新以及產業價值鏈構建、更新與變革,一種新型的儲能產業形態已在逐步形成。接著,在《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》又進一步強調要“大力推進高效儲能與分布式能源系統等新興前沿領域創新和產業化,形成一批新的增長點?!苯衲?國家能源局又因勢利導出臺了《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見(征求意見稿)》,不僅從研發、生產、輸送和銷售等環節詮釋了儲能技術的重點示范,而且從生產側、傳輸側和消費側闡明了加快儲能技術商業化應用。

勿容置疑,中國儲能產業面臨前所未有的發展機遇,儲能技術也由技術創新進入了商業化轉型的窗口期。

儲能技術具有“雙重外部性”

據美國能源部統計,截至2016年底,全球累計儲能裝機總容量為167.24GW,其中,中國儲能總裝機容量為32.1GW,位列世界第一,而從儲能技術裝機分布類型來看,中國于2014年抽水儲能裝機總容量已經位列世界第一。然而,不局限于當前中國實務界所理解的僅將抽水蓄能作為儲能技術,儲能技術還涵蓋了壓縮空氣儲能、飛輪儲能、鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池、超導儲能、超級電容儲能、儲熱、儲冷和儲氫等物理、化學的電池技術類型。這些儲能技術在為社會帶來巨大的經濟效益的同時,又能節約社會資源和保護環境,從而形成儲能技術的“雙重外部性”。

通過儲能技術的研發和應用,一方面,從微觀層面來看,能減少煤炭、石油和天然氣等一次能源的投入和依賴,既降低企業資源要素投入成本,也減少能源消耗所帶來的環境污染效應;促進新的可再生能源開發和利用,激勵可再生能源的價值挖掘,有效應對風能、水能、太陽能等新能源發電的波動性,防止棄風棄光,實現能源結構優化;通過能源存儲彌補電力消費高峰時期的供應緊張,緩解電力消費低谷時期的能源供給過剩,增強能源系統的靈活性,熨平電力消費的周期性波動;增強能源系統的穩定性和可靠性,實現多種能源之間的調配與互補,提高能源的協調性和利用率。

另一方面,從宏觀層面來看,作為共性強的基礎性的技術,既能提高創新主體資源利用效率,為企業帶來經濟效益的同時,還能引發全社會技術創新群和技術創新鏈擴張,如智能電網、微電網和環保技術等相關技術的創新和發展,有助于貫徹落實國家創新驅動發展戰略,促使中國較快地從資源導向型發展模型向創新驅動型發展模式轉型,以技術創新引領新時期供給側改革。

加快中國儲能技術的商業化,還能激勵中國企業開展儲能技術的研發和充分挖掘儲能技術的市場價值,以此提高企業的盈利能力和激發更多的主體開展以技術創新引發的創業行為,促進儲能創新鏈橫向拓展與縱向延伸,推動關聯企業、相關行業和產業的發展,以此增強社會就業的吸納能力,有助于形成“大眾創業、萬眾創新”的良好局面。

技術研發、商業化發展受掣肘

然而,正是由于儲能技術在宏觀和微觀兩個層面都有“雙重外部性”,儲能技術研發和商業化發展也受到較多掣肘。

與發達國家相比較,中國的儲能技術及其商業化水平明顯落后于發達國家。首先,儲能商業化必然以儲能技術的發展和廣泛應用為前提,但在眾多儲能技術類型中,僅抽水蓄能技術相對成熟,其他類型技術正處于快速成長期。即便如此,現有的儲能技術普遍存在“存儲容量小、循環次數少、壽命短、啟動響應速度慢、研發投入成本高”等劣勢,未來儲能技術發展的標準是以“高可靠性、大容量、高密度、長壽命、便攜式、低成本”為特征。這些高端標準發展目標與儲能技術類型的多樣性相結合,加劇了儲能技術研發的復雜性和風險性,使得儲能技術研發投資的成本更高、風險更大。

其次,由于儲能技術不僅能為社會帶來經濟效益,同時能節約社會資源和保護環境。儲能技術為社會帶來的“雙重外部性”產生的收益無法完全被創新主體吸收,使得創新主體對儲能技術創新的積極性不高,特別是在當前發展儲能技術配套環境不健全的前提下,中國儲能技術大多從發達國家引進,本國企業缺乏儲能技術自主研發和創新激勵。

再次,促進儲能市場發育是儲能技術商業化發展的關鍵。通過市場機制主導儲能技術商業化,既能有效引導儲能技術資源的優化配置,又能充分挖掘儲能技術的市場價值,培育和發展儲能市場。特別是中國正處于工業化和新型城鎮化建設的進程中,能源消費成為不可或缺的重要推力,促進了儲能市場的發育,因而中國儲能技術的商業化具有廣闊市場潛力和發展前景。但當前中國儲能產業的市場機制還不健全,如儲能項目的投融資體制、儲能定價機制、商業運作模式、儲能商業化過程中的輔助服務及其配套等市場發育環境都不夠成熟,直接制約了儲能技術商業價值的挖掘和儲能技術的商業化。由于儲能在未進行市場交易之前,無法體現其市場價值,既使得儲能項目投融資存在困難,又使得儲能定價存在困難。一旦能源市場出現短缺,儲能進入市場進行交易時,其價格往往遠高于其價值,使得市場失靈。因而,完善儲能定價機制是儲能市場發育的關鍵環節。

同時,由于儲能技術多樣化和異質性特征,且各國、各地區市場環境存在差異,眾多儲能技術的商業化運作在不同的市場環境下不存在統一的成功模式,需要以“摸著石頭過程”的方式開展嘗試和探索,這使得儲能技術的商業化風險和“試錯成本”較高。

借鑒經驗助力發展

發達國家或地區的產業發展經驗表明,當一個國家或地區決定發展具有潛在比較優勢的新興產業時,激烈的市場競爭將打壓和制約該產業的發展水平。此時,政府對競爭力薄弱的幼稚產業制定相應的產業保護政策,將有利于這些新興產業的發展。

中國儲能產業正處于緩慢起步階段且存在諸多制約因素,使得儲能技術的商業化更需要獲得政府的產業政策支持和保護。政府的政策、標準和制度安排往往具有創造市場的功能,然而,一方面,中國政府究竟應該制定什么樣的政策來保護和支持儲能技術的商業化發展?另一方面,這些產業保護政策存在的時期究竟有多長?對于前者,產業政策不僅存在金融、財政、稅收、價格、土地等多種類型,而且各類政策在具體執行和操作方式上千差萬別。其中,價格政策是政府發展能源產業最常用和主要的保護政策,有比價和差價、價格補貼、議購議銷等多種價格政策執行方式,但中國經濟改革和發展30多年的歷史經驗表明,采用單一的價格保護政策不僅不能提高企業的自生能力,而且還會使企業因享受價格優惠,降低了企業研發和生產效率的激勵。因而,僅僅依靠單一的價格政策來支持和保護儲能技術產業化發展的策略并不可取,而應采用金融、財政、稅收、價格、土地等多種政策綜合協調搭配,引導儲能企業形成自生能力,激勵其挖掘儲能技術和產品的市場價值。

同時,產業保護政策的制定和執行不是真正意義上為了長期保護某類產業,而是激勵這些產業通過開展技術研發,挖掘其產品的市場價值和獲得市場資源,以更好地參與市場競爭。因而,對于儲能技術產業化發展保護政策的實施時期可借鑒美國、日本、德國等發達國家的經驗,因地制宜、因時制宜地制定差異化、分階段的保護政策。保護時期也不宜過長,其保護政策力度也應該隨著時間推移由緊到松,由對儲能企業微觀經營機制干預和資源配置的優惠政策傾斜轉向宏觀政策環境對儲能市場的培育,如在窗口期可采取支持重點儲能項目建設、儲能容量計劃配額等制度,以制度和標準的創新創造和培育儲能市場,當儲能市場發育成熟到一定程度,政府應注重對儲能市場競爭規則的制定和完善,逐步放開對儲能產業的計劃控制和保護。

儲能商業化運營逐步加速

“當前,儲能在新能源并網、電力輔助服務、微電網、工商業用戶側、通信及應急電源領域正在逐步摸索商業化的應用模式,有些已經初步實現有條件的商業化運行。隨著技術的進步、裝機量的擴大、成本的降低及市場機制的完善,大規模儲能應用將邁入發展的黃金時期,‘十三五’期間有望達到千億市場規模?!眲⒂聦δ苁袌龅那熬邦H為看好。

廣東省電力設計院資深專家楚攀對上證報記者表達了同樣的看法:“雖然儲能的成本比較高,但高成本并非制約儲能行業發展的瓶頸,只要找到恰當的盈利模式,儲能電池的前景還是非常廣闊的。目前在一些通訊基站的應用方面,已經使用儲能電池替代傳統的鉛酸電池。新型的儲能電池不僅在基站內起到了備用電源的作用,而且積極參與基站的運行,利用峰谷電價差套利,降低了基站的運行成本,并且提升了基站的運行可靠性,可謂一箭雙雕?!?/p>

作為國內能源互聯網儲能龍頭企業,南都電源于去年底成立了南都能源互聯網運營有限公司,成為南都電源布局儲能產業的主體平臺。此次會議上,談及用戶側儲能投資運營商業模式,南都能源總經理于建華介紹稱,公司儲能“投資+運營”商用化模式類似于合同能源管理(EPC)模式,通過與客戶簽訂節能服務合同,為客戶提供一整套節能服務,并從客戶進行節能改造后獲得的節能效益中收回投資和取得利潤。到目前為止,南都針對儲能產業發展后續資金總計有70億元,投資開發規??偤灱s量超過2GWh。

今年年初,南都電源中標中移動121.7MWh儲能及備電項目,標志著南都“投資+運營”儲能商業化模式成功打開了數據中心市場,實現了IDC(互聯網數據中心)領域的削峰填谷儲能應用。據悉,該項目用戶收益點在于項目全壽命周期給用戶節約投資成本約1.27億元,運營成本約9889.7萬元。

于建華表示:“我們現在采用合同能源管理模式,但是到最后壽命終止的時候資產還是回歸南都電源,更多是通過用戶側削峰填谷降低用戶的用電成本,直接給用戶帶來經濟效應,并在應用的過程中給用戶帶來其他附加值?!?/p>

同樣在商業價值的挖掘上,科陸電子(002121)選擇推進儲能技術在電力調頻領域的應用。據介紹,上半年,公司中標承建的山西同達電廠儲能AGC調頻項目順利建成,日前已試運營并取得超預期的收益。該項目建設規模為9MW/4.478MWh,是目前國內規模最大的儲能電力調頻項目。

得益于公司智能電網業務穩步發展,以及新能源、智慧倉儲及海外市場的拓展等,科陸電子預計,今年1月至9月,公司凈利潤將同比增長200%至250%。

科陸電子儲能技術研究院高級研究員江衛良對記者表示:“用戶側儲能商業化的關鍵問題在于降低成本和提高收入。一方面,通過產業鏈整合、技術進步、批量化、標準化、智能運維等方式來降低項目整個生命周期內的成本;另一方面,可以通過峰谷差價套利、優化調度、實現儲能和售電相結合來提高項目用戶側儲能收入?!?/p>

退役動力電池梯次利用前景可觀

儲能是實現削峰填谷、需求側管理、電動汽車儲能充電站等環節應用的重要手段之一,如何實現工商業儲能系統的商業化推廣,已成為新能源領域的一大熱點。作為中恒電氣旗下從事儲能業務的公司,上海煦達新能源科技有限公司在此次會議上提出“利用退役動力電池搭建工商業儲能系統、實現動力電池的梯次利用”的思路。

進入2017年以來,隨著國家關于電動汽車補貼政策的調整及行業內動力鋰電產能的全面釋放,行業內多家企業認為,國內動力鋰電將階段性出現產能過剩的情況,不少鋰電企業針對此開始探索鋰電梯次利用的問題。

上海煦達總經理李劍鐸認為:“隨著新能源汽車每年幾十萬輛的投放速度,未來3至5年一定會有大批退役動力電池出現在市場。不像以前的鉛酸電池使用完之后完全沒有利用價值,退役后的鋰電池其本身還有60%至80%的生命容量。通過解決退役電池的一致性問題、保障電池安全和可靠的長時間使用壽命、降低成本等方式可以把它們利用起來,這將會是一個很好的產業方向?!?/p>

據行業人士預計,自今年起,我國將會迎來首批動力電池退役潮,到2020年我國電動汽車動力電池累計報廢量將達到12萬至17萬噸。另據預測,我國廢舊動力鋰電池能夠創造的回收市場將超過百億元。

“近幾年內,在儲能本體和材料技術沒有大幅突破的情況下,退役電池梯次利用在技術和經濟上應該是最有可為的方向了?!敝袊娏茖W研究院徐毅虎對記者表示。

今年年初,三部委聯合發布了《關于加快推進再生資源產業發展的指導意見》,要求推動廢舊電池等再生資源利用規模和精細化發展,探索建立廢舊電池產品回收利用新模式。同時,針對新能源汽車市場,明確要開展動力電池回收利用試點示范,支持建立經濟性好的回收利用模式,開展梯級利用和再利用技術研究、產品開發及示范應用。


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