今年4月特斯拉推出了Powerwall家用儲能電池,引起了業界的廣泛注意。Powerwall可以將電費低廉時儲存的電能在電費高昂時釋放,或是與可再生能源(太陽能

第三屆鋰電“達沃斯”論壇

今年4月特斯拉推出了Powerwall家用儲能電池,引起了業界的廣泛注意。Powerwall可以將電費低廉時儲存的電能在電費高昂時釋放,或是與可再生能源(太陽能風電)配套使用。其經濟性是能否大規模推廣的最重要標準,此次推出的Powerwall有7kwh和10kwh兩種容量,售價分別為3000美元和3500美元,提供10年質保,但均有充電次數限制。由于Powerwall主要著眼于產品與太陽能發電系統配套使用,因而除電池外,用戶還要購買太陽能面板、逆變器等,整個系統成本據說在2萬美元以上。由于,太陽能用戶可以將剩余電量出售給電網,因此削弱了Powerwall的經濟性。目前美國安裝儲能電池總價約為1.28億美元,多數集中在事業機構,家庭安裝僅為1%。有機構分析,特斯拉需要將銷售價格下調75%左右。特斯拉正與松下合作建造大型的電池工廠,據說有望在不久的未來,使成本降低約30%。如果油價持續低迷,Powerwall的成本的確需要有更多的下降。

一直以來,世界各國都很重視大容量儲能技術的研發與運用。目前美國已投運的儲能項目為95個,裝機規模超過357MW。日本裝機規模約為310MW,列第二位。今年來發展更為迅猛,2014年美國的新增裝機規模為34.4MW,中國和歐洲分列二、三位,裝機規模分別為31MW和27.7MW。大容量儲能技術實現商業化的只有鈉硫電池和液流電池。比如,鈉硫電池有較高的儲能密度,效率在80%左右,充放電次數可以達到6000次以上。日本京瓷公司所研制的鈉硫電池儲能系統已有100多套投入運營中,容量已超過100MW。目前大容量儲能中鈉硫電池裝機比重最大,達到了40%,但鈉硫電池的高成本是制約其發展的重要因素。

儲能技術離我們有多遠

在低碳轉型的過程中,可再生能源發展給人類提供了清潔可持續的能源來源,而電動汽車的崛起則為石油大規模替代提供了可能性,因此全球的能源供應方式將面臨巨大的變化。但是,可再生能源和電動汽車大規模發展都面臨同一個難題,這就是儲能技術。

可再生能源具有間斷性的特點,電網無法大規模消納并網,而電動汽車也面臨充電設施和電池安全的瓶頸,而儲能技術是解決這些問題的關鍵。儲能技術對電網的好處有三點:一是幫助增加可再生能源的滲透率,促進分布式(微電網)發電的發展;二是提升電網的穩定性和實現充分的調峰,減少高峰負荷及對應的電網投資和電源投資;三是通過電價設計,促進電力市場自由化。更重要的是,電池儲能是分布式(微電網)發展中具有至關重要的瓶頸地。

儲能技術對電動汽車發展的重要性比較直觀。電動汽車的充電、巡航里程和安全問題都涉及電池。比如說,由于電池引發的安全事故減弱了消費者的信心,影響了電動汽車的發展。對于中國來說,電動汽車的發展除了石油替代,還可以解決城市汽車尾氣和噪聲污染。利用用電峰谷,電動汽車夜間充電還可以使用夜間過剩和便宜的電力。

特斯拉推出的針對家庭用戶的儲能設備Powerwall和針對電網級的設備Powerpack,其中Powerwall的價格已低至每千瓦時350美元。Powerpack雖然還沒有給出具體的技術參數,但有媒體報道其成本僅為每千瓦時250美元,這意味著儲能技術在經濟上開始具有吸引力了。

廈門大學能源經濟與能源政策協同創新中心最近進行了一項研究,利用特斯拉的Powerwall和Powerpack,針對中國目前的峰谷電價政策,建立優化套利模型,對各省的儲能投資收益及外部影響進行分析,量化分析各種影響因素改變后對儲能投資收益水平的影響。其基本思路是從電網角度出發,使儲能系統充分發揮調峰的作用,再確定儲能技術的經濟性和投資收益。

中國的輸配電主要由國家電網和南方電網投資和實施運營,而電價由發改委根據電網公司的成本結合地區發展情況來制定。由于資源稟賦、地理條件和經濟發展水平不同,各省的電價有較大差異。目前許多電力輸入省份都實行峰谷電價政策,即差別峰谷電價,鼓勵消費者在非高峰時段增加電力消費,在高峰時節約用電,還有利于均衡供應電力。

研究通過對不同地區儲能投資的經濟性評價,發現部分地區儲能投資已經能實現收益,在不需要補貼的情況下,投資儲能可以獲利,收益的水平除了受到電價差的影響外,也與峰谷時間段的劃分有關。如果從電網角度出發,考慮如何定價能夠使儲能系統充分發揮調峰作用,那么儲能技術的經濟性可以大大提高。研究結果還說明,當儲能投資達到最優的規模后,電網的負荷將更加均衡,電廠也可以以更加穩定高效的模式運行,因此從投資潛力上看,將有著很大的發展空間。

顯然,目前的研究還很粗淺,由于種種限制,還無法充分考慮影響電池經濟性的各種因素。比如說:第一,由于電能存儲和轉換的過程中會帶來一定的損耗,但其占總耗電量的比例并不大,考慮到由于電源端及電網運行效率提升的作用,所以儲能大規模發展后對碳排放的影響還需要進一步的分析。第二,儲能可以減少電網投資和電源投資的外部性,這些外部性如何合理定量地評價,如何與儲能的成本進行對比,將是很有意義的問題。但是比較確定的是,如果充分考慮環境外部性,儲能技術的經濟性將可能大幅度增加。

[責任編輯:趙卓然]

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