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全球電力儲能發展現狀分析
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儲能系統在全世界電力系統中所處的位置越來越重要。各方預測顯示,到2030年,全世界儲能裝機有望增至現在的3倍。儲能增長的動力主要來自于可再生能源的推廣和對電力系統要求的提升。目前,在全球儲能結構中占據絕對領先地位的還是抽水蓄能電站,但專家預計,長期來看,其他類型的儲能占比將出現增長。如今世界各國都在積極鼓勵發展儲能市場,最近幾年間新儲能項目及其裝機總和有望增加數倍。

過去十年全球儲能裝機增長70%

儲能的主要作用是通過發電站和其他電力能源基礎設施的負荷峰谷調節來優化電力生產。應用儲能設施可以在確保電力系統穩定性的同時減少備用發電設備的使用,并在一定的條件下減少發電成本。美國能源部的數據顯示,1997~2017年間,全世界儲能系統裝機增長了70%,幾乎達到170吉瓦。

儲能裝機較大的國家有中國(占全球儲能裝機的19%)、日本(17%)、美國(14%)和一些歐洲國家(西班牙、意大利、德國等)。盡管儲能系統多種多樣,但抽水蓄能電站在儲能總裝機中一枝獨秀,占比高達96%。大部分抽水蓄能電站和水電站、核電站一起結合應用,在很多國家都有推廣。受到現有技術和經濟性的限制,其他類型的儲能(電化學蓄電池、壓縮空氣系統、熱儲能器等)普及程度較小。與此同時,由于具體條件不同,儲能目的各有差異,儲能方式的選擇還取決于對發電裝機、儲能時長、單位成本、效率、使用年限、充電次數、占地面積、環境影響等諸多方面的要求。

隨著應用儲能系統重要性的日益增長,世界各國紛紛出臺儲能激勵措施,并為市場發展掃除障礙,具體包括:支持儲能技術的發展,制定相關規范和標準以及建立和完善涉及儲能的法律法規等,如歐美部分國家已開始積極完善能源領域立法等。

電池儲能將發揮重要作用

預計可再生能源發電(具有出力不穩定的特征,如太陽能發電和風力發電)、分布式電源、智能電網和電動汽車市場的發展將帶動全球儲能市場的進一步增長。同時專家認為,雖然現在還有很多抽水蓄能電站的大型規劃項目(如在中國),但長期來看,在儲能裝機結構中,抽蓄電站占比將呈現減小的趨勢。國際可再生能源署(IRENA)在其展望報告《電力儲存與可再生能源:2030年的成本與市場》的基本預測情景中提出,到2030年,全球儲能裝機將在2017年基礎上增長42%~68%,如果可再生能源增長強勁,那么儲能裝機增長幅度將達到155%~227%。屆時,可再生能源(不含大型水電站)在全球終端能源消費中的占比將提高一倍,達到21%。根據所有不同的預測情景,抽水蓄能裝機增長幅度約為40%~50%不等,至于其在全球儲能裝機結構中的占比,還取決于其他類型儲能技術的發展情況,預計將處于45%~83%的范圍區間。

電池儲能將在改變儲能裝機結構中發揮重要作用。IRENA預計,到2030年,儲能電池成本將降低50%~70%,同時無嚴重損耗下的使用期限和充電次數將明顯提升。雖然無論是IRENA還是IEA都不認為電池儲能器(主要是工業儲能裝置)會在短時間內大規模地取代電力系統現有的調峰力量,尤其是天然氣發電站,但是電池在電力系統調頻方面具有優勢,并且各種規模的電池都可以實現相對較為快速的生產和建設。此外,電池生產技術的發展還直接決定了電動汽車的發展前景,可以在尖峰負荷時段的電力能源系統中起到電源的作用。

綜上所述,儲能器是未來電力能源系統重要的組成部分。儲能技術的快速發展將給能源系統帶來顯著變化。當然,這在一定程度上會對化石燃料需求造成消極影響,畢竟,儲能將越來越多地取代火電,在電力能源系統中發揮強大的電源調節能力。

俄羅斯儲能市場現狀分析

和全世界的整體情況相似,俄羅斯的儲能市場也是以抽水蓄能為主。目前其國內在運的有大型的扎戈爾斯克-1號抽水蓄能電站,裝機容量1.2吉瓦,年抽水電量26億千瓦時,以及非大型的澤連丘克抽水蓄能電站(作為澤連丘克水電站-抽水蓄能電站的組成部分)和梯級庫班河水電站群的抽水蓄能電站,裝機容量分別為140兆瓦和15.9兆瓦。其他類型的儲能在俄羅斯尚未推廣,蓄能能力也相對較弱(約500千瓦時)??梢哉f,總裝機1.36吉瓦的抽水蓄能電站占據了俄羅斯大約99%的儲能市場份額。

最近幾年間,在俄國內一系列規劃戰略文件中都寫入了發展儲能的計劃?!?035年俄羅斯燃料能源綜合體領域科技發展展望》(2016年版)指出,儲能是發展可再生能源和分布式電源所需的極其重要的技術。國家技術倡議路線圖“EnergyNet”(2016年版)將儲能作為智能分布式能源和天然氣混合發電技術的優先發展方向,提出2019年前要在偏遠村鎮應用智能分布式能源技術,啟動能源系統自動控制試驗項目,其中就包括發展可再生能源和儲能技術?!抖砹_斯聯邦電力儲能系統市場發展綱要》(2017年版)確定了俄儲能市場發展的長期目標。

現階段,俄羅斯儲能發展速度不及全球平均水平。能源領域立法問題是影響其儲能技術積極發展和廣泛應用的主要障礙。2018年通過的“EnergyNet”路線圖旨在完善能源領域立法,消除能源發展的行政壁壘,可謂解決儲能發展制度問題過程中邁出的重要一步。路線圖提出在2019年底前籌備相關立法的調整工作以保障儲能可以參與電力躉售和零售市場,并實施儲能相關的試驗項目。

在儲能參與電力市場的試驗項目實施以后,相關立法也將做出調整,并將帶動儲能系統到2021年在俄羅斯全面推廣和應用。根據電力儲能系統市場發展綱要,樂觀預計,到2035年俄羅斯儲能裝機將達到20吉瓦。

除了為儲能在能源領域的應用創造條件外,俄羅斯還開展了儲能技術的研發,國產系列儲能器的生產有望在2018年底啟動,其中包括:

—Liotech公司生產的容量為2~4千瓦時的鋰離子電池車載蓄能器;

—Systemct公司在新西伯利亞國立技術大學研制基礎上生產的大容量(32000千瓦時)蓄能器。

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