但是,可再生能源也有固有的缺陷,風(fēng)能和太陽能都有波動性和間歇性,大規(guī)模接入電網(wǎng)會影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性,大幅度提高電網(wǎng)成本。因此可以說,制約可再生能源大規(guī)模發(fā)展的主要因素已經(jīng)不是發(fā)電成本,而是電網(wǎng)對其的接納能力和電網(wǎng)成本,而儲能技術(shù)是破解這個難題的關(guān)鍵。
通常討論的儲能技術(shù)一般是指儲電,即通過一定的物理和化學(xué)手段將電能存儲起來。目前已經(jīng)成熟商業(yè)化應(yīng)用的儲能技術(shù)包括抽水儲能和壓縮空氣儲能。隨著電池成本的不斷下降,大容量電池儲能也開始得到廣泛關(guān)注。從儲能的技術(shù)路徑選擇上,抽水儲能和壓縮空氣儲能受到地理條件的限制,規(guī)模發(fā)展存在瓶頸,而且其無法應(yīng)用于獨立的微電網(wǎng);而電池儲能從規(guī)模和使用環(huán)境上都有很強(qiáng)的靈活性。在幾種電池儲能的技術(shù)中,目前最有潛力的是鋰電池,很有可能是儲能發(fā)展的主要方向。
曾幾何時,儲能技術(shù)還只是科學(xué)家們的討論,美國的特斯拉(Tesla Motors)一下子把儲能技術(shù)和大眾拉近了。特斯拉于今年4月推出了幾款商業(yè)化的鋰電池,涵蓋了從家用級一直到電網(wǎng)級的不同產(chǎn)品,對應(yīng)的存儲規(guī)模從7千瓦時一直到10千千瓦時以上。雖然特斯拉電池從技術(shù)上似乎并沒有什么創(chuàng)新,但其最大的特點在于電池平衡系統(tǒng)和成本上的優(yōu)勢。按其家用級產(chǎn)品Powerwall計算,儲能成本已低至350美元千瓦時。
影響儲能投資收益的主要有兩個因素:一個是儲能的每個充放電循環(huán)能夠帶來的經(jīng)濟(jì)價值,另一個是儲能系統(tǒng)的充放次數(shù)。其中,充放次數(shù)受到電池性能的制約,一般變化不大。因此影響儲能投資收益的關(guān)鍵,就在于每次循環(huán)過程中充電的成本與放電的收益之間的差值。以特斯拉電池的成本為例,在6%的貼現(xiàn)率下,考慮到充放電的電量損失,當(dāng)充放電的價差在1元千瓦時以上時,電池投資就可以收回成本。而中國許多地區(qū)峰谷電價差都已經(jīng)大于1元千瓦時,這些地方的儲能投資已經(jīng)能夠帶來正回報,雖然還不是好回報。
簡單歸納,未來儲能技術(shù)的具體應(yīng)用上,可以有三種模式:第一種是“儲能+大電網(wǎng)”,即用戶可以在電價低時儲電而在電價高時由儲能系統(tǒng)供電。這種模式相當(dāng)于利用大電網(wǎng)的峰谷電價差進(jìn)行套利。目前美國和歐洲都已經(jīng)有了利用儲能進(jìn)行電力套利的項目。在中國東部一些峰谷價差較大的地區(qū),利用儲能進(jìn)行電力套利在經(jīng)濟(jì)上也已具備可行性。從電網(wǎng)的角度來看,電力套利的存在使得電網(wǎng)可以利用價格工具來實現(xiàn)調(diào)峰,因此對整個電力系統(tǒng)效率是有好處的。但該模式更多的只是實現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷的調(diào)節(jié),對于能源結(jié)構(gòu)的影響和低碳發(fā)展的作用則相對有限。
第二種模式是依靠“儲能+可再生能源”建立的獨立微電網(wǎng),與電網(wǎng)分離運(yùn)行。這一微電網(wǎng)是一個完整的自我控制系統(tǒng),作為完整的電力系統(tǒng),能實現(xiàn)功率平衡控制、系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化等方面的功能,可以孤立運(yùn)行。由于其能夠徹底擺脫對于傳統(tǒng)能源和大電網(wǎng)的依賴,可以實現(xiàn)靈活按微小區(qū)域劃分的電力自足系統(tǒng)。
微電網(wǎng)還可以與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,這就是現(xiàn)實中常常會看到的第三種模式,既“儲能+可再生能源+大電網(wǎng)”。儲能在其中起到了平滑可再生能源的作用,但還可以和大電網(wǎng)互通有無,交換一部分的電能,用戶可以根據(jù)電價進(jìn)行權(quán)衡后選擇最優(yōu)的儲能規(guī)模。根據(jù)目前電池投資的盈虧點,該模式要想實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的吸引力,還需要電池與可再生能源成本的進(jìn)一步降低。有學(xué)者對德國的“光伏+儲能+大電網(wǎng)”的模式進(jìn)行過評估,只有0.28歐元千瓦時的電價,按4%的貼現(xiàn)率計算,儲能加光伏發(fā)電才能勉強(qiáng)實現(xiàn)盈利。
“儲能+可再生能源”的獨立微電網(wǎng)代表能源行業(yè)發(fā)展和人類能源供需的未來。一方面,應(yīng)對氣候的低碳發(fā)展將迫使人類發(fā)展清潔的可再生能源。另一方面,保證供電可靠性和供電質(zhì)量要求解決可再生能源的穩(wěn)定性問題;以及由于解決目前可再生能源嚴(yán)重的市場消納困難和遠(yuǎn)距離輸電成本,需要盡可能在靠近負(fù)荷中心設(shè)立電源,微電網(wǎng)可以減少分布式能源的種種缺陷和約束,而更具有經(jīng)濟(jì)性。
由于概念簡單,“儲能+可再生能源”的獨立微電網(wǎng)的可行性主要是成本約束,就是儲能成本和可再生能源的成本。只有當(dāng)儲能成本加可再生能源成本小于傳統(tǒng)能源成本加輸配電成本時,這種模式才具備基本的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力。根據(jù)目前情況,“儲能+可再生能源”的微電網(wǎng)最終成功,可能還需要多年的技術(shù)進(jìn)步才得以實現(xiàn),但不是遙不可及,由于其帶來的可能沖擊巨大,傳統(tǒng)的能源企業(yè)務(wù)必小心關(guān)注。