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能源通过大幅度、长距离的传输和转换

作者:admin发布时间:2019-02-24 00:37

  截至到2018年底,我国清洁能源装机已经达到了7.48亿千瓦,中国已经是名副其实的可再生能源发展的大国。但是这种新能源随机性、间歇性的特点,与我们用户用电的特点难以相匹配,电力系统调峰的压力不断增大,新能源消纳的问题逐渐凸显。在次背景下,储能将成为未来解决调峰问题的一个重要手段。未来独立储能和电动汽车的储能在电力系统中将会发挥更大的作用。

  智慧能源是以电为中心,以能源互联网为基础,同时是以“网源荷储 多能互补”的多种能源系统为目标的。在电源侧大家会看到,现在也应该体会到风光储这些新的能源将成为发电的主力,智能电网将成为有力的支撑,在用户侧则有分布式能源、电动汽车以及储能,大家在谈电动汽车的时候,往往把电动汽车的储能混为一谈,其实储能在能源系统当中不光是储电,还有储热等等。而电动汽车可以储电这个特点,作为储能装置,如此进行能源互联网一个是提高电能占比,发电的站比,减少石油化石能源在发电侧的占比,再一个提高电能在终端的能效。

  1.从整体电力系统的角度来说不会造成太大的改变。通常情况下,只需改善现有电力系统运营,就可以带来非常显著的改变。

  2.各国市场参与者和决策者做出对现有运行电力系统的改善和优化,待将来供需平衡产生比前一阶段更大的波动,这种灵活性是不可忽视的。

  4.应对风能户太阳能出现的结构性富余,从这一点来说,其他行业的电气化就愈发重要,例如储能。

  5.电动汽车的大规模应用,针对峰值和低谷来进行充电量和充电速度的调整,将会使得现有的电力得到更好的利用,更充分的利用。

  目前世界上绝大多数国家都在第一、第二阶段, 2030年将会有这么多公司进入到第五阶段,甚至第六阶段,中国整个国家将会进入第三阶段。目前中国的一些省份其实已经进入到了第三阶段。

  在第二到第三阶段我们的能源系统从传统的资源型,能源中变化的负荷将会成为新常态,未来高效、安全同时富有灵活性的能源系统中,储能和终端响应就显得尤为重要。简单的用互联网+解决不了这种能源系统的问题,能源通过大幅度、长距离的传输和转换,都会带来很多损失。这就需要其他技术、政策和商业模式等各种方式去适应未来的能源系统,同时这也蕴藏有很多新的机会。

  储能是提高电力系统柔性、可控制的核心元件,对于推动能源结构转型将具有深刻的意义。储能可提供调峰、调频、备用以及事故响应、黑启动等功能,在促进可再生资源,提高电网运行安全水平和灵活性上将发挥重要的作用。

  储能2007、2008年起步,经过三个阶段,2013年以前功能验证阶段,2013-2016年是示范运行阶段,2016-2020年正在进行中的是商业模式培育阶段。2018年对储能来说是很重要的年份,国家电网、南方电网甚至世界上的电网公司都开始关注储能技术,以往可能是发电侧或用户侧关注较多,2018年2019年电网公司的储能将进入G瓦时阶段。

  目前来看,储能技术的应用场景主要在供应侧、电网侧和用户侧,其中用户侧的储能发展,主要是依靠峰谷差价的杠杆引导,在很多地方已经开始应用,起到了改善电网运行特性的作用。电动汽车未来将是一个可移动的用户侧储能装置,可以参考抽水蓄能的运行方式积极参与电力系统电网调峰,应积极引导鼓励电动汽车在夜间或者电网低谷期间充电,发挥新能源汽车充电储能作用,改善电网的负荷特性,实现电网与新能源汽车充电双向的友好互动。

  分布式光伏与电动汽车分布式储能的组合能源系统将构建未来能源交通信息,分布式光伏储能动力电池、氢燃料电池及电动汽车是相互需要相互支持的,形成 “四位一体”的新能源系统。

  按照能源局的规划,2030年非化石能源发电比例为50%,新能源也是50%,电动汽车上的电池将是50亿度,再加上储能电池(比如50亿度),可以达到100亿度以上,中国每天消费的电也就是140亿度,电池电量就可以供应中国用电,这将是一场深刻的革命。

  回顾人类社会以往的能源变革,从木材、煤炭到石油天然气,能源当中的碳含量在逐渐减少,但是能量密度正在逐渐提高,这是一个大的趋势。电气化是能效提升的核心之一,电能存储的技术成为关键。

  从2012年的时候我们电池的单体能量密度150瓦时/公斤,到2015年的180瓦时/公斤,2018年的是260瓦时/公斤,从120到150的30瓦时/公斤提升用了3年时间,从180到260大概80瓦时/公斤的提升也只用了3年的时间,这个能量密度速度的增长以外还要关注其他方面。在考虑电池优化的时候,除了考虑电池容量或者它的寿命外,也要考虑它的失效以及它的安全性。正确面对并积极探索一些新的安全性技术,将有利于促进电池技术进步。

  安全性问题伴随电池比能量提高而变得愈加严重,但不应该由此否定动力电池技术路线和发展趋势。提高安全可能需要付出大量成本、且不会产生经济效益,所以企业、行业发展起步阶段,虽然讲要重视安全,但往往都会忽略。而当一个产业或者行业发展起来以后,出了问题才会关注安全。

  电池的性能评价是一个综合的指标体系,在这个指标体系里面安全是最最重要的,而不是能量密度。现在这种能量密度的提升对于管理系统提高了更多的、更高的一些要求,对管理系统寄予了更多的期望。但实际上随着能量密度提升,对于安全性的评价是一个系统的工程,无论是材料、电芯、BMS和系统都应该满足安全性的要求,而不应该把安全过渡于依赖某一个层级的安全性保护,所以每个层级都应该有安全性的要求。

  国内外的储能电站发生过几起着火事故,很多究其原因查到BMS,秒速时时彩投注平台也就是BMS可靠性问题。随着储能站的规模增多,也希望BMS未来可管理更多的事情,尤其是在全寿命周期的数据可追溯和故障预警方面能起更大的作用。下一代电池电池管理技术BMS会增加功能和可靠性。

  能源领域成本的下降是符合摩尔定律的,即每两三年减一半,光伏、风能都是符合这样的趋势,未来储能也会按照同样的方式发展,未来还有很大的技术发展空间。

  液流电池、铅碳电池、锂离子电池,物理储能有飞轮和压缩空气,这些都随着技术的发展性价比都有提高。近几年来,锂离子电池、氢燃料电池等技术的进步实现了电能和化学能更为高效的相互转换,实现电能存储的同时提高了能量的使用效率。2018年底,我国量产的动力电池单体能量密度达到了265Wh/kg,成本控制在1元/ Wh以下,提前达到2020年的目标。较2012年,能量密度提高了2.2倍,成本下降了75%。在过去的十五年当中锂离子电池、燃烧电池单位成本降低了十多倍,未来随着装机总量的不断增大,技术进步的成熟,成本将会进一步下降。

  我们国家用的最多的就是磷酸铁锂电池,它在两个维度上有非常大的变化,一是成本大幅下降,还有它的循环寿命增长,这两个的综合效应反映了电池充放一次电电池消耗多少钱,简单来说电池充放一次电的消耗低于5毛时,就可以打个平手了,即以后就有盈利空间了。这个变化是让储能越来越受重视越来越有规模的重要原因。

  储能技术路线图关注的目标是成本、千瓦时造价、循环寿命,电科院来小康表示目前针对储能电池已制定了这样的目标:到2020年小于1500块钱,系统循环寿命高于1万次,希望2030年重点解决锂离子电池的安全问题。

  目前电力行业、电池制造商以及投资运营商这三方都在关注储能,但都有不同的期许。电力系统是考虑储能可以安全、稳定运行,电池生产商希望可以生产储能、电动汽车通用的电池,便于规模化生产与管理,而运营商更希望储能电站和共享换电站结合,以便跨界共享更多资源。而储能行业来说更希望得到这三方共同努力促进储能规模化,以进一步促进电池成本的下降,为后续储能产业未来发展做铺垫。

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