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過(guò)去三十年，中國(guó)經(jīng)歷了高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但也付出了沉重的環(huán)境代價(jià)，能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫。加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加清潔能源供應(yīng)已經(jīng)被提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。
儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)作為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的支撐產(chǎn)業(yè)和關(guān)鍵推手，在傳統(tǒng)發(fā)電、輸配電、電力需求側(cè)、輔助服務(wù)、新能源接入等不同領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文將立足于2013年儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域及相關(guān)政策進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)分析，以期為讀者關(guān)注和了解儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)提供借鑒。
2013年儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)回顧
作為新興產(chǎn)業(yè)，儲(chǔ)能在2008年之后一直保持較快增長(zhǎng)(圖1)，據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(China Energy Storage Alliance，CNESA)項(xiàng)目庫(kù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球儲(chǔ)能項(xiàng)目在電力系統(tǒng)的裝機(jī)總量已經(jīng)從2008年的不足100MW發(fā)展到2013年10月的726.7MW(不包含抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能及儲(chǔ)熱)，年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)達(dá)到193%。從地域分布上看，無(wú)論是項(xiàng)目數(shù)量還是裝機(jī)規(guī)模，美國(guó)都占據(jù)領(lǐng)先地位，裝機(jī)比重占全球的45%。從技術(shù)分類(lèi)上看，鈉硫電池的裝機(jī)比重最大，為46%;鋰離子電池則是應(yīng)用領(lǐng)域最廣的儲(chǔ)能技術(shù)。從應(yīng)用分類(lèi)上看，儲(chǔ)能技術(shù)較多地應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站及分布式發(fā)電和微網(wǎng)領(lǐng)域。
回顧2013年，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持增速式發(fā)展，新增投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目28個(gè)，總裝機(jī)近100MW，在建項(xiàng)目20個(gè)，預(yù)計(jì)裝機(jī)88 MW。在政策、市場(chǎng)及技術(shù)進(jìn)步等因素的推動(dòng)下規(guī)劃了儲(chǔ)能項(xiàng)目42個(gè)，總裝機(jī)142.6MW，涉及的應(yīng)用領(lǐng)域包括分布式發(fā)電及微網(wǎng)、可再生能源并網(wǎng)、電力輸配、輔助服務(wù)、電動(dòng)汽車(chē)充換電等(圖2)。其中分布式發(fā)電及微網(wǎng)項(xiàng)目中的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要應(yīng)用于孤島、軍隊(duì)、偏遠(yuǎn)地區(qū)(無(wú)電人口)、居民、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域，是2013年儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)布局的熱點(diǎn)。隨著全球可再生能源的蓬勃發(fā)展，儲(chǔ)能用于可再生能源接入、電力輸配及輔助服務(wù)領(lǐng)域的節(jié)奏也在加快。
2013年，儲(chǔ)能技術(shù)也在不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用突破。其中，我國(guó)全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。作為領(lǐng)頭企業(yè)的大連融科儲(chǔ)能和普能世紀(jì)在國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了不少項(xiàng)目，如2012年開(kāi)建、2013年成功并網(wǎng)運(yùn)行的國(guó)電龍?jiān)磁P牛石風(fēng)電場(chǎng)大連融科5MW/10MW˙h 全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。鋰離子電池是國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用較廣的技術(shù)，尤其是磷酸鐵鋰電池，在發(fā)電系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域均有較多的應(yīng)用。電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域作為近年來(lái)鋰離子電池的應(yīng)用熱點(diǎn)領(lǐng)域，各種相關(guān)利好政策已經(jīng)對(duì)市場(chǎng)釋放出積極信號(hào)，吸引著比亞迪公司、珠海銀通隆、中航鋰電、天津力神等知名企業(yè)的參與和關(guān)注。鉛蓄電池是發(fā)展歷史較為悠久的化學(xué)電池，型號(hào)及類(lèi)別較多，鉛碳電池、超級(jí)鉛酸電池和水平鉛布電池等在儲(chǔ)能密度和循環(huán)壽命上都有所突破，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中南都電源、風(fēng)帆、雙登等公司較為活躍，鉛蓄電池的項(xiàng)目主要用于建設(shè)海島微網(wǎng)和解決西藏等多個(gè)無(wú)電人口的用電問(wèn)題。鈉硫電池是全球范圍內(nèi)安裝容量最多的化學(xué)電池，日本NGK是唯一實(shí)現(xiàn)鈉硫電池商業(yè)化生產(chǎn)的公司，我國(guó)鈉硫電池技術(shù)尚處在研發(fā)原型產(chǎn)品階段，應(yīng)用不多，比較典型的項(xiàng)目是上海電氣鈉硫儲(chǔ)能技術(shù)為上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程提供的100kW/800kW˙h的鈉硫電池系統(tǒng)。我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)也在2013年取得重要突破，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所的國(guó)際首臺(tái)1.5MW超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能示范裝置通過(guò)北京市科委的驗(yàn)收，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)預(yù)定目標(biāo)，被評(píng)價(jià)為”達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”�？偟膩�(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)多年產(chǎn)、學(xué)、研，用(戶(hù))緊密合作，各類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)突破，未來(lái)成本更低、性能更好的儲(chǔ)能技術(shù)將越來(lái)越多的應(yīng)用到不同領(lǐng)域，但短時(shí)期內(nèi)還將存在“多種儲(chǔ)能技術(shù)并存，共同發(fā)展”的格局。
2013年儲(chǔ)能應(yīng)用熱點(diǎn)分析
儲(chǔ)能在分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng)域漸熱
分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng)域是近年來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)，在中國(guó)主要體現(xiàn)在解決無(wú)電人口用電、孤島微網(wǎng)等方面。在德國(guó)和日本，則主要體現(xiàn)在居民、工業(yè)、商業(yè)等用戶(hù)側(cè)安裝儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用。
在中國(guó)，截至2013年10月底，累計(jì)運(yùn)行、在建及規(guī)劃的項(xiàng)目總量近60個(gè)，裝機(jī)規(guī)模超過(guò)75MW，其中分布式發(fā)電及微網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目是最多的，如東福山島風(fēng)光儲(chǔ)柴項(xiàng)目、南麂島微網(wǎng)項(xiàng)目、西藏阿里光伏儲(chǔ)能項(xiàng)目、青海玉樹(shù)分布式光水蓄互補(bǔ)系統(tǒng)等。儲(chǔ)能在該領(lǐng)域的迅速發(fā)展，既是偏遠(yuǎn)地區(qū)無(wú)電人口用電問(wèn)題亟需解決的迫切市場(chǎng)需求，也是中國(guó)政府產(chǎn)業(yè)政策推動(dòng)的結(jié)果。
為應(yīng)對(duì)“棄核”政策，德國(guó)正在持續(xù)發(fā)展風(fēng)能、光伏等可再生能源。2013年，相比其它國(guó)家，德國(guó)在推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)方面的動(dòng)作較大，2013年和2014年2年共計(jì)劃投資5000萬(wàn)歐元，對(duì)新購(gòu)買(mǎi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的用戶(hù)直接進(jìn)行補(bǔ)貼，有力地促動(dòng)了戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展。目前已有30MW的項(xiàng)目獲得補(bǔ)貼，國(guó)內(nèi)外公司也紛紛搶占市場(chǎng)，如博士公司推出一款針對(duì)德國(guó)住宅光伏市場(chǎng)的產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足一個(gè)典型的四口之家80%及以上的電力需求;LG化學(xué)公司聯(lián)合德國(guó)SMA公司開(kāi)發(fā)符合德國(guó)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的家用能源管理系統(tǒng)等。這一補(bǔ)貼政策的實(shí)施是推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化的重要里程碑，用戶(hù)已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到安裝光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用所帶來(lái)的價(jià)值，市場(chǎng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資有望大幅增加。據(jù)預(yù)測(cè)，由于這一儲(chǔ)能補(bǔ)貼計(jì)劃的出臺(tái)，德國(guó)在未來(lái)5年的儲(chǔ)能裝機(jī)容量有望達(dá)到2GW˙h。
2011年日本大地震后，日本將推動(dòng)戶(hù)用儲(chǔ)能作為產(chǎn)業(yè)扶持的重點(diǎn)。2012年4月出臺(tái)家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)助金政策。用戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)獲得SII認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)可企業(yè)的新能源產(chǎn)品、嚴(yán)格按要求安裝并通過(guò)SII機(jī)構(gòu)的審核后，便能獲得所購(gòu)買(mǎi)新能源產(chǎn)品總價(jià)值1/3的補(bǔ)助，最高可獲得100萬(wàn)日元補(bǔ)助金。在這項(xiàng)政策的支持下，2013年，越來(lái)越多的儲(chǔ)能系統(tǒng)獲得補(bǔ)助并投放市場(chǎng)。另外，日本在推動(dòng)智能電網(wǎng)/智能城市建設(shè)方面處于國(guó)際先列。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省確定的橫濱市、豐田市、關(guān)西文化學(xué)術(shù)研究都市、北九州市4個(gè)地區(qū)目前正進(jìn)行實(shí)證實(shí)驗(yàn)，從能源管理系統(tǒng)、需求側(cè)響應(yīng)、電動(dòng)汽車(chē)(EV)與家庭的互動(dòng)設(shè)計(jì)、蓄電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及智能交通等方面實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)能源的整體優(yōu)化使用。不僅在日本，全球智能城市或社區(qū)的規(guī)劃與建設(shè)也成為熱點(diǎn)，儲(chǔ)能在這一領(lǐng)域的市場(chǎng)前景也十分廣闊。
韓國(guó)是目前燃料電池發(fā)電最大的市場(chǎng)，熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)在韓美等國(guó)的大型發(fā)電設(shè)備中使用較多，規(guī)模達(dá)到60MW。韓國(guó)嚴(yán)格的可再生能源配額策略(RPS)強(qiáng)制2016年之前每年要安裝350MW的新能源和可再生能源，到2022年，每年將要安裝700MW。在這樣的大背景下，韓國(guó)在燃料電池領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)突破，導(dǎo)致逐漸出現(xiàn)一股投資固體燃料電池的熱潮，僅2013年就有數(shù)十個(gè)兆瓦級(jí)燃料電池項(xiàng)目上線(xiàn)。2013年8月，韓國(guó)政府宣布將發(fā)布計(jì)劃鼓勵(lì)使用儲(chǔ)能設(shè)備，以防止出現(xiàn)電力短缺，截止發(fā)稿時(shí)雖未有正式文件發(fā)布，但儲(chǔ)能在韓國(guó)電力市場(chǎng)中的商機(jī)已經(jīng)顯現(xiàn)。
印度、馬來(lái)西亞、印尼等東南亞國(guó)家是微電網(wǎng)的新興市場(chǎng)。這些地區(qū)海島眾多，無(wú)電人口比例大，有些島嶼的無(wú)電人口覆蓋率甚至高達(dá)70%。鑒于這些島嶼的地理因素和經(jīng)濟(jì)狀況，微電網(wǎng)成為唯一的解決方式。目前這些國(guó)家的政府已經(jīng)發(fā)布解決無(wú)電人口的目標(biāo)與計(jì)劃，馬來(lái)西亞沙巴洲、Mersing群島等已經(jīng)成功引進(jìn)微網(wǎng)系統(tǒng)解決當(dāng)?shù)毓╇妴?wèn)題，更多的島嶼對(duì)包括儲(chǔ)能在內(nèi)的微網(wǎng)技術(shù)的需求在增加。
儲(chǔ)能在調(diào)頻輔助服務(wù)領(lǐng)域有望率先實(shí)現(xiàn)盈利
在調(diào)頻服務(wù)方面，美國(guó)擁有相對(duì)成熟的市場(chǎng)。受益于2011年頒布的FERC 755號(hào)令，儲(chǔ)能作為比傳統(tǒng)電力資源響應(yīng)速度更快、更準(zhǔn)確的調(diào)頻資源，能夠獲得更公平、更合理的價(jià)格補(bǔ)償。為了確實(shí)執(zhí)行FER 755號(hào)令，2013年，部分區(qū)域電力市場(chǎng)ISO/RTO(如PJM、Middlewest和California ISO等)紛紛在該法令框架下制定詳細(xì)規(guī)定，這也激勵(lì)了儲(chǔ)能廠(chǎng)商在輔助服務(wù)方面的快速發(fā)展。美國(guó)AES儲(chǔ)能公司即將在全球擁有超過(guò)100MW的儲(chǔ)能調(diào)頻系統(tǒng)保有量;美國(guó)Beacon Power公司破產(chǎn)重整后正在PJM電力市場(chǎng)區(qū)域建設(shè)其第二個(gè)20MW飛輪儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目�？梢钥吹降氖�，隨著FERC755號(hào)令的發(fā)布以及各區(qū)域ISO/RTO的后續(xù)推進(jìn)，儲(chǔ)能作為調(diào)頻資源正逐步通過(guò)合理的投資回報(bào)價(jià)值在美國(guó)多個(gè)電力市場(chǎng)中迅速實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
值得注意的是，原國(guó)家電監(jiān)會(huì)推行的“兩個(gè)細(xì)則”已經(jīng)在我國(guó)調(diào)頻領(lǐng)域建立了一個(gè)“準(zhǔn)市場(chǎng)”，尤其是在京津唐區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)，自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)補(bǔ)償?shù)慕痤~已經(jīng)達(dá)到區(qū)域電量市場(chǎng)的0.3%左右。雖然相比美國(guó)幾個(gè)主要ISO范圍內(nèi)0.7%-1.5%的比例，中國(guó)的AGC調(diào)頻補(bǔ)償金額還相對(duì)較少，但已經(jīng)可以在此規(guī)則下開(kāi)展一些商業(yè)化試點(diǎn)項(xiàng)目。2013年9月16日，北京石景山熱電廠(chǎng)2MW鋰離子電池儲(chǔ)能電力調(diào)頻系統(tǒng)掛網(wǎng)運(yùn)行，這是中國(guó)第一個(gè)以提供電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)為主要目的兆瓦級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)示范項(xiàng)目，主要目的是驗(yàn)證儲(chǔ)能在電力調(diào)頻領(lǐng)域中的商業(yè)價(jià)值。盡管我國(guó)在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)方面，與美國(guó)還有較大差距，但相信未來(lái)將有更多的儲(chǔ)能企業(yè)能夠看到調(diào)頻領(lǐng)域的商業(yè)機(jī)會(huì)，參與到這一市場(chǎng)中來(lái)。
儲(chǔ)能在集中式可再生能源并網(wǎng)和電力輸配領(lǐng)域中應(yīng)用任重而道遠(yuǎn)
在美國(guó)，聯(lián)邦層面只針對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新及研發(fā)進(jìn)行扶持，并不像德國(guó)和日本一樣對(duì)應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)行直接補(bǔ)貼;在州層面，也僅通過(guò)RPS間接推動(dòng)儲(chǔ)能用于可再生能源并網(wǎng)及電力輸配領(lǐng)域。然而，2013年6月，加州公共事業(yè)委員會(huì)有了突破性舉措，規(guī)定該州三大公用事業(yè)公司，即美國(guó)太平洋天然氣和電力公司、南加州愛(ài)迪生電力公司以及圣地亞哥天然氣和電力公司，在未來(lái)10多年的時(shí)間里完成1.3GW儲(chǔ)能的采購(gòu)/安裝，并最早從明年開(kāi)始實(shí)施采購(gòu)流程。該目標(biāo)的發(fā)布被認(rèn)為是第一個(gè)州級(jí)推動(dòng)規(guī)�；瘍�(chǔ)能應(yīng)用的法案——AB2514法案的實(shí)施結(jié)果，通過(guò)將儲(chǔ)能納入輸配采購(gòu)及規(guī)劃體系中，推動(dòng)輸電、配電等環(huán)節(jié)配置儲(chǔ)能，解決電網(wǎng)管理問(wèn)題。目前該項(xiàng)計(jì)劃已經(jīng)吸引了大批風(fēng)險(xiǎn)投資的涌入。
另外，由于美國(guó)電力傳輸設(shè)施陳舊且老化嚴(yán)重，與高額的電網(wǎng)改造成本相比，安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)緩解電力阻塞在效益上具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力，這也是儲(chǔ)能在美國(guó)電力市場(chǎng)中獲得發(fā)展的又一契機(jī)。
與美國(guó)不同，全球大部分國(guó)家或地區(qū)，鑒于儲(chǔ)能技術(shù)的高成本，在可再生能源接入和電力輸配領(lǐng)域還停留在特定技術(shù)驗(yàn)證或典型項(xiàng)目示范的階段。如中國(guó)計(jì)劃擴(kuò)建國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站二期工程，進(jìn)一步驗(yàn)證儲(chǔ)能技術(shù)，探索儲(chǔ)能與可再生能源、電
網(wǎng)之間的互動(dòng)策略。日本政府出資200億日元，委任北海道電力公司、住友電工在Minami Hayakita變電站建設(shè)安裝60MW˙h的釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于解決可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，同時(shí)研究電池系統(tǒng)優(yōu)化控制管理技術(shù)。歐洲在提升電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性方面規(guī)劃了部分儲(chǔ)能項(xiàng)目，如英國(guó)的“更智能化網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)項(xiàng)目”，意大利的“智能電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)”等。
總的來(lái)說(shuō)，盡管項(xiàng)目數(shù)量不多，規(guī)模不大，但2013年大部分國(guó)家在推動(dòng)儲(chǔ)能應(yīng)用于可再生能源并網(wǎng)及輸配電領(lǐng)域仍然取得了進(jìn)展，未來(lái)大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用于電力系統(tǒng)任重而道遠(yuǎn)。
展望
2013年是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)充滿(mǎn)坎坷的一年。這一年發(fā)生的重大事件包括波音787客機(jī)的電池起火事件、曾是美國(guó)新能源政策寵兒的明星高科技企業(yè)A123破產(chǎn)收購(gòu)案以及多家知名公司在拓展市場(chǎng)、開(kāi)辟新業(yè)務(wù)方面遭遇挫折，甚至不得不暫停業(yè)務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)重組等，無(wú)不顯示著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)不得不面臨的艱難與挑戰(zhàn)。然而，2013年也是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)滿(mǎn)載希望的一年。隨著全球范圍大規(guī)模啟動(dòng)可再生能源項(xiàng)目的建設(shè)，越來(lái)越多的人關(guān)注、參與到儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中來(lái)：包括以PayPal聯(lián)合創(chuàng)始人Peter Thiel、風(fēng)險(xiǎn)投資四大巨頭之一的VinodKhosla以及微軟創(chuàng)始人比爾˙蓋茨等風(fēng)險(xiǎn)投資家為首，越來(lái)越多的風(fēng)險(xiǎn)投資涌入儲(chǔ)能市場(chǎng);以Stem Inc、Solarcity為典型的技術(shù)服務(wù)公司，通過(guò)開(kāi)辟新的商業(yè)模式實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能在終端市場(chǎng)的快速商業(yè)化應(yīng)用;美國(guó)政府發(fā)布相關(guān)法令完善電力市場(chǎng)，中國(guó)政府部門(mén)正在制定產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等都在說(shuō)明儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)前景的廣闊�？傊�，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在2013年繼續(xù)接受著市場(chǎng)的考驗(yàn)，在曲折中前行，未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Σ豢上蘖俊?/p>
(作者均為中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟成員)
