近年來，以風(fēng)力和太陽能發(fā)電為主的新能源發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，以化石能源為主的能源開發(fā)利用方式面臨挑戰(zhàn)，一場歷史性的能源變革正在全球范圍內(nèi)孕育。與人類歷史上的前兩次能源變革不同，中國有能力成為這輪能源革命的主要推動者。

 

 

一、新能源使用價格低于傳統(tǒng)能源

 

分析報告顯示，日益增長的能源消費(fèi)，特別是煤炭、石油等化石燃料的大量使用對環(huán)境和全球氣候所帶來的影響使得人類可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)面臨嚴(yán)峻威脅。

 

據(jù)預(yù)測，如按現(xiàn)有開采不可再生能源的技術(shù)和連續(xù)不斷地日夜消耗這些化石燃料的速率來推算，煤、天然氣和石油的可使用有效年限分別為100-120年、30-50年和18-30年。

 

顯然，21世紀(jì)所面臨的最大難題及困境可能不是戰(zhàn)爭及食品，而是能源。

 

人類歷史上經(jīng)歷過兩次大的能源轉(zhuǎn)型。兩次能源革命都極大地推動了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類社會的進(jìn)步。

 

第一次是在18世紀(jì)末到19世紀(jì)，以蒸汽機(jī)的發(fā)明和煤炭的大規(guī)模利用為主要標(biāo)志，人類從薪柴時代邁入了煤炭時代。

 

第二次發(fā)生在19世紀(jì)70年代到20世紀(jì)初，以發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等的發(fā)明與使用為標(biāo)志。

 

這期間，電力作為清潔、便利的二次能源，改變了人類能源使用的方式。但由于其本質(zhì)都是消耗化石能源，資源儲量持續(xù)下降。

 

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著人類技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保意識的日益提高，以風(fēng)電和太陽能發(fā)展越來越受到重視。

 

前兩次能源革命，替代能源的價格都是上升的。而在新一輪的能源轉(zhuǎn)型中，由于以風(fēng)、光為主的新能源的生產(chǎn)邊際成本趨近于零，隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化帶來的單位造價持續(xù)下降。

 

用不了多久，新能源的使用價格將全面低于傳統(tǒng)化石能源的價格。

 

二、推動儲能技術(shù)發(fā)展勢在必行

 

結(jié)合新能源的開發(fā)利用現(xiàn)狀和技術(shù)的不斷突破，加大新能源開發(fā)力度、發(fā)揮特高壓輸電優(yōu)勢以及推動儲能技術(shù)發(fā)展成為推動新一輪能源變革的主要路徑。

 

近年來，風(fēng)、光發(fā)電的技術(shù)進(jìn)步很快。風(fēng)電設(shè)備和光伏組件的價格，在過去的五年里呈現(xiàn)下降趨勢。

 

我國部分地區(qū)新能源的價格已經(jīng)與煤電價格相當(dāng)，預(yù)計(jì)到2030年，光伏發(fā)電成本可以達(dá)到0.2元/千瓦時，風(fēng)電達(dá)到0.22元/千瓦時(見下圖)。

 

 

由于風(fēng)力變化和晝夜交替，風(fēng)力和太陽能發(fā)電呈現(xiàn)出顯著的隨機(jī)性、間歇性和波動性的特點(diǎn)，導(dǎo)致其與用戶相對固定的用電需要難以匹配。

 

因此，人們希望找到將電能儲存起來的辦法，即在電力富余的時候?qū)⑵浯鎯Γ陔娏Χ倘钡臅r候再釋放出來，以滿足供需之間實(shí)時平衡的需要。

 

沒有儲能技術(shù)，新能源就難以滿足用戶的負(fù)荷需求，資源也得不到充分利用。

 

可以說，儲能技術(shù)的突破與普及，將使能源跨越時空進(jìn)行分配調(diào)節(jié)，對能源的生產(chǎn)和消費(fèi)都有革命性意義。

 

 

儲能包括儲電、儲熱和儲氫。而電力存儲技術(shù)又可分為物理、化學(xué)和電磁儲能三大技術(shù)類別。

 

 

抽水蓄能和壓縮空氣儲能即屬于物理儲能技術(shù)，其也可以視為間接的儲電方式。

 

儲電技術(shù)在風(fēng)電和光伏領(lǐng)域的應(yīng)用在國內(nèi)呈較快的增長態(tài)勢，這主要是因?yàn)槠涫袌鲵?qū)動力足夠大，新能源和電動汽車產(chǎn)業(yè)都是其潛在的市場，對于風(fēng)電和光伏項(xiàng)目開發(fā)商而言。

 

尤其是近年來，儲能已經(jīng)在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。美國、德國等形成了較為成熟的商業(yè)模式。

 

中國在分布式光伏、電力需求側(cè)管理、電力輔助服務(wù)市場及發(fā)電側(cè)調(diào)峰等領(lǐng)域也開展了研發(fā)示范，初步具備了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，不同場景下的商業(yè)模式也在積極探索。

 

目前，應(yīng)用最多的是抽水蓄能的物理儲能方式，鉛酸電池、鋰離子電池等化學(xué)儲能技術(shù)進(jìn)步也很快。但從不受自然條件限制和環(huán)保的角度看，儲氫則更具優(yōu)勢。

 

對新能源和可再生能源的研究和開發(fā)，尋求提高能源利用率的先進(jìn)方法，已成為全球共同關(guān)注的首要問題。對中國這樣一個能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國來說，既有節(jié)能減排的需求，也有能源增長以支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，這就需要大力發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)。

 

三、儲能技術(shù)帶人類走入新時代

 

展望未來，一個以新能源為主的能源體系，將使人類大大減少甚至擺脫對化石能源的依賴，全球總體能源利用率將大幅提升，能源供應(yīng)將更加安全可靠，能源價格將更加低廉，生態(tài)環(huán)境惡化和氣候變暖的態(tài)勢將得到有效遏制，在促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的同時，也有助于消除貧困，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)公平。

 

儲能產(chǎn)品的普遍使用，將改善電力系統(tǒng)的整體運(yùn)營效率。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，從安全性、可靠性的角度留有大量備用的空間，部分設(shè)備低效運(yùn)行甚至閑置，存在很大的浪費(fèi)。儲能技術(shù)通過在發(fā)、供、用各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，減少系統(tǒng)冗余和備用，提高電力系統(tǒng)設(shè)備利用率。同時，延長升級改造的周期，從而降低投資和用電價格。

 

1.能源變革將把人類生活帶入一個全新的電氣化時代

 

一方面，風(fēng)力、太陽能的電力生產(chǎn)方式更加簡單，無需通過高溫、高壓蒸汽及磁場等復(fù)雜過程將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能，大量的燃燒及旋轉(zhuǎn)設(shè)備將被取代。

 

另一方面，在占石油消耗約70%的交通運(yùn)輸領(lǐng)域，氫能和蓄電池將取代內(nèi)燃發(fā)動機(jī)作為動力，車輛內(nèi)核設(shè)計(jì)全部實(shí)現(xiàn)電氣化，構(gòu)造簡單，易于維護(hù)，所有與內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的技術(shù)和設(shè)計(jì)技巧全部不需要了。德國已計(jì)劃到2030年停止銷售燃油汽車。大量清潔廉價的新能源的供給，無疑將增大電力在能源消費(fèi)中的比重。

 

2.新一輪的能源革命，還將推動其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如海水淡化

 

目前全世界有半數(shù)以上的國家和地區(qū)面臨淡水資源短缺的問題，將近80%人口受到水荒的威脅。海水淡化是解決缺水問題的主要途徑。但由于它是一個高耗能的產(chǎn)業(yè)，目前生產(chǎn)成本還比較高，不能普遍推廣應(yīng)用。當(dāng)新能源的價格足夠低廉，加上技術(shù)的進(jìn)步，將當(dāng)前每立方淡化水的價格降到與使用地下水或地表水持平，甚至更低，海水就可以大規(guī)模利用了。

 

小結(jié)

 

儲能本身不是新興的技術(shù)，但從產(chǎn)業(yè)角度來說卻是剛剛出現(xiàn)，正處在起步階段。尤其在缺乏為儲能付費(fèi)機(jī)制的前提下，儲能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化模式尚未成形。