儲能技術離我們有多遠

　　在低碳轉型的過程中，可再生能源發展給人類提供了清潔可持續的能源來源，而電動汽車的崛起則為石油大規模替代提供了可能性，因此全球的能源供應方式將面臨巨大的變化。但是，可再生能源和電動汽車大規模發展都面臨同一個難題，這就是儲能技術。

　　可再生能源具有間斷性的特點，電網無法大規模消納并網，而電動汽車也面臨充電設施和電池安全的瓶頸，而儲能技術是解決這些問題的關鍵。儲能技術對電網的好處有三點：一是幫助增加可再生能源的滲透率，促進分布式（微電網）發電的發展；二是提升電網的穩定性和實現充分的調峰，減少高峰負荷及對應的電網投資和電源投資；三是通過電價設計，促進電力市場自由化。更重要的是，電池儲能是分布式（微電網）發展中具有至關重要的瓶頸地。

　　儲能技術對電動汽車發展的重要性比較直觀。電動汽車的充電、巡航里程和安全問題都涉及電池。比如說，由于電池引發的安全事故減弱了消費者的信心，影響了電動汽車的發展。對于中國來說，電動汽車的發展除了石油替代，還可以解決城市汽車尾氣和噪聲污染。利用用電峰谷，電動汽車夜間充電還可以使用夜間過剩和便宜的電力。

　　特斯拉推出的針對家庭用戶的儲能設備Powerwall和針對電網級的設備Powerpack，其中Powerwall的價格已低至每千瓦時350美元。Powerpack雖然還沒有給出具體的技術參數，但有媒體報道其成本僅為每千瓦時250美元，這意味著儲能技術在經濟上開始具有吸引力了。

　　廈門大學能源經濟與能源政策協同創新中心最近進行了一項研究，利用特斯拉的Powerwall和Powerpack，針對中國目前的峰谷電價政策，建立優化套利模型，對各省的儲能投資收益及外部影響進行分析，量化分析各種影響因素改變后對儲能投資收益水平的影響。其基本思路是從電網角度出發，使儲能系統充分發揮調峰的作用，再確定儲能技術的經濟性和投資收益。

　　中國的輸配電主要由國家電網和南方電網投資和實施運營，而電價由發改委根據電網公司的成本結合地區發展情況來制定。由于資源稟賦、地理條件和經濟發展水平不同，各省的電價有較大差異。目前許多電力輸入省份都實行峰谷電價政策，即差別峰谷電價，鼓勵消費者在非高峰時段增加電力消費，在高峰時節約用電，還有利于均衡供應電力。

　　研究通過對不同地區儲能投資的經濟性評價，發現部分地區儲能投資已經能實現收益，在不需要補貼的情況下，投資儲能可以獲利，收益的水平除了受到電價差的影響外，也與峰谷時間段的劃分有關。如果從電網角度出發，考慮如何定價能夠使儲能系統充分發揮調峰作用，那么儲能技術的經濟性可以大大提高。研究結果還說明，當儲能投資達到最優的規模后，電網的負荷將更加均衡，電廠也可以以更加穩定高效的模式運行，因此從投資潛力上看，將有著很大的發展空間。

　　顯然，目前的研究還很粗淺，由于種種限制，還無法充分考慮影響電池經濟性的各種因素。比如說：第一，由于電能存儲和轉換的過程中會帶來一定的損耗，但其占總耗電量的比例并不大，考慮到由于電源端及電網運行效率提升的作用，所以儲能大規模發展后對碳排放的影響還需要進一步的分析。第二，儲能可以減少電網投資和電源投資的外部性，這些外部性如何合理定量地評價，如何與儲能的成本進行對比，將是很有意義的問題。但是比較確定的是，如果充分考慮環境外部性，儲能技術的經濟性將可能大幅度增加。

　　對于電網而言，發展電池儲能技術或者可以從根本上解決可再生能源發電的不穩定性，大規模擴大可再生能源發電的份額，切實提高上并網率和系統穩定性。對于政府而言，制定更有針對性和有差別性的差別電價政策，不但有助于推動電池儲能技術的盈利能力，還可以在更大程度上優化電力資源配置，提高電力系統的總體發電效率。

　　研究還有很大的局限性，沒有就儲能技術發展對提高可再生能源滲透率，以及對分布式和微電網發展的影響進行評估。可以說，研究還難以證明目前儲能技術的有效性，而僅僅是想簡單地看看儲能技術究竟離我們有多遠。但這種探索性的研究是重要的，因為一旦儲能技術突破，世界的能源市場可能會發生巨大變化，這種變化將使得我們的能源消費更加清潔，電網和發電廠能夠更加高效地運行，可再生能源的使用比重也能得以大幅度提高。由于這種改變才剛剛開始，沒有能夠直接感受到這些變化的影響，因此也很容易將其忽視。

　　電池儲能是可再生能源大規模發展的關鍵

　　中國不但有著世界最大的用電需求，也是世界上最大的可再生能源發電國，因此中國對全球可再生能源發展舉足輕重?？稍偕茉窗l電發展最大的問題是可再生能源發電的間歇性與不可預測性。一方面，可再生能源的發電集中時間段與用電時間段存在著不一致性。風電發電高峰一般集中在晚上，太陽能發電的高峰集中在白天。而工業用電的用電曲線較為平緩，居民用電則呈現白天、晚上兩個高峰。另外，隨著季節、天氣的變化，可再生能源發電與用電曲線都會有相應的變化。中國大部分地區春季風力發電輸出最大；光伏發電夏天輸出最高，而且發電隨天氣原因劇烈變化而具有不可預測性。

　　這些對于電網來說，都是麻煩。傳統的解決方案主要集中在兩個方案：一是利用較為靈活的發電設施與之配合，形成穩定的總輸出，應用較為廣泛的是天然氣發電與可再生能源發電相結合。二是將可再生能源發電的能量進行儲存，儲能傳統方法是轉換為熱能等形式，如儲熱、熱水系統與可再生能源發電系統的結合。而不涉及能量轉換的電力儲能方法，以往的應用中，主要表現為抽水蓄能電站。

　　以上兩個方案都不能從根本上解決可再生發電到達一定規模比例后，難以維持電網穩定性的問題。第一個方法存在兩個主要限制：一是應用不夠廣泛，較多應用于分布式系統；二是涉及到燃料價格因素，成本不可控。第二個方法的主要局限在于，抽水蓄能電站工作時，其能量來源從根本上來說，同樣是來源于化石能源。因此，抽水蓄能雖然有利于減少電網的波動性，但對節能減排并沒有本質上的好處。另外，抽水蓄能電站的應用受到選址、成本與利益分配等多方面限制因素影響。

　　因此，如果更為長遠來看這個問題，電池儲能可能是解決可再生能源發電不穩定性的最有效經濟方案。電池儲能的好處在于，可大可小，容易與各種規模的可再生能源發電相結合；充電放電快速，直接電與電轉化，轉換效率高。其限制的最大因素在于經濟性，以及與成本相關聯的充放電效率、安全性、壽命。傳統上都認為電池儲能的成本高難以商業運營。

　　這個狀況正在迅速改變，近期電池技術的突破，使得電動汽車等大規模電池應用已經較為普遍，而直接與電力系統結合的電池儲能的嘗試也已經開始。特斯拉的PowerWall和Powerpack，單體峰值電量為3kW，可儲存10kWh電量，充放電能效92%，可以通過簡單拼接進一步擴大至1000倍。特斯拉希望借此改變人類的用電模式，掀起能源革命，推動可再生能源的普及?，F在看來，特斯拉不是在吹牛。

　　對于可再生能源與儲能結合的系統，儲能策略對系統經濟性的重要性可能高于儲能設備本身成本的重要性。因此，政府在大力推進儲能設備發展的同時，也應當倡導電池儲能與可再生能源發電的結合，積極建立試點，扶持可再生能源與儲能結合系統的試驗性項目，在實踐中找到最適應中國現狀，最適應項目安裝地點的儲能策略，為日后大規?？稍偕茉窗l電的利用打下良好的基礎。

　　與工業用電結合的分布式光伏項目可能是電池儲能最易介入，而且是最容易盈利的主體。可再生能源與儲能相結合的系統，要想其達到最優的經濟效益，關鍵在于對可再生能源發電的有效預測。因此，政府在大力發展風能、光伏的同時，也應該建立平臺，及時更新分享相關發電與氣候數據，提供有效的發電預測信息。

　　對于電網而言，發展電池儲能技術或者可以從根本上解決可再生能源發電的不穩定性，大規模擴大可再生能源發電的份額，切實提高上并網率和系統穩定性。對于政府而言，制定更有針對性和有差別性的差別電價政策，不但有助于推動電池儲能技術的盈利能力，還可以在更大程度上優化電力資源配置，提高電力系統的總體發電效率。

　　結論和政策建議

　　儲能技術作為新能源發展和電動汽車的關鍵環節，其技術突破將改變整個世界的能源格局。可以說，儲能技術是開啟新能源時代的鑰匙，一旦儲能技術經濟可行，將為人類打開一扇通往新能源時代的門。對于中國而言，電動汽車、儲能技術和風電、太陽能的有效結合，除了清潔發展，還可以形成對石油的有效替代，保障能源安全，因此，政府應該重視儲能技術的發展。對于傳統的能源企業，尤其需要重視儲能技術的發展，利益所在，其重要性不言而喻。

　　因此，“十三五”能源戰略規劃需要重點關注清潔能源、電動汽車和儲能的技術創新，因為技術創新導致的成本下降是確定、可靠和永久性的。政府應該將儲能技術創新、石油替代和清潔能源發展作為能源安全的組成部分。

　　可見，儲能技術不容忽視。近年來的技術進步使得儲能技術漸行漸近，在可以預見的將來，儲能技術的技術可行性和經濟性將因技術進步而得到進一步增強，這種變化將可能深刻地影響世界的能源供應方式和能源結構，這將對傳統的能源企業以及我們的生活方式產生巨大的影響。

　　對于可再生能源發展與儲能技術的經濟性，中國具有一定的優勢。第一，電價是可再生發電與儲能盈利的核心，電力價格由政府決定，可以由政府制訂有利于可再生能源發展與儲能技術的電力峰谷和差別電價。第二，中國作為可再生能源生產大國，其市場潛力巨大，可以為可再生能源發展與儲能技術的投資提供規模效應。

　　應該認識到，電池儲能技術與可再生能源發電推廣具有同等重要的位置。隨著技術進步，電池儲能成本與技術已經逐漸進入經濟性區域。中國作為可再生能源生產大國，政府應該加強對電池儲能技術的研究和運用的扶持力度，從而搶占新能源革命的先機。為了避免落后一步，中國政府應抓住儲能技術處于突破前夕的機會，利用產業規模與市場優勢，推進各種技術的電池儲能研究與產業結合，爭取在其他國家的前面，早日實現電池儲能大規模應用。