技術與政策並重——當今中國儲能行業發展情況淺談

來自專欄劉博士的能源討論桌

聲明：

本文已經首發在新奧集團內部技術創新快報儲能專刊

本文為本人私人創作，不代表任何單位、組織的觀點

近年來，能源改革與產業升級轉型可以說不僅是中國，也是世界許多重要國家的發展共識。在這樣的背景下，能源技術迎來了一輪研究和發展的熱潮，而儲能技術也在其中佔有重要的地位。在近年來，儲能技術不斷發展進步壯大，也在緊跟電力能源行業的發展不斷調整自己的前進方向。電力-能源行業改革發展的大趨勢給儲能行業發展帶來了重要的機遇，但是也提出了挑戰。本文將主要在不同儲能技術門類的特點、技術-經濟先進性以及政策重視三個方面展開論述，簡單介紹筆者對於中國儲能行業發展情況的觀點。

1）目前的儲能技術各有優劣，仍然沒有一種可以明顯一統江湖，因此根據實際情況因地制宜選擇合理的方案較為實際。

2）對於儲能行業，工程層面的技術-經濟先進性依然是最重要的因素。

3）儲能產業發展強烈依靠於電力-能源大體系改革推動的力度，與政策支持程度具有強烈的正相關性。

1. 儲能技術的對比與競爭

從定義上講，儲能即能量儲存，是指通過一種介質或者設備，把一種能量形式用同一種或者轉換成另一種能量形式存儲起來，基於未來應用需要以特定能量形式釋放出來的循環過程。而在狹義上，針對電能的存儲，儲能是指利用化學或者物理的方法將產生的能量存儲起來並在需要時釋放的一系列技術和措施。

考慮到近幾年來，電能替代-降低化石能源佔比（注意，不是完全淘汰化石能源）與電力改革基本已經是能源界的發展共識，因此本文仍然以電儲能技術為主要切入點，來對不同大類的儲能技術進行對比分析。

該圖給出了儲能技術的簡單分類，其中與電儲能相關的主要有機械能儲能、電化學儲能與電磁儲能，此外並不嚴格對應電儲能的技術還有儲熱，甚至包括氫能等等，這兩種技術在本文中不會重點討論。

1. 1機械能儲能：各有特色，在大容量領域中優勢突出

主要包括抽水儲能、飛輪儲能、壓縮空氣儲能三類。抽水儲能目前成本較低，市場佔有率仍然明顯超過其它技術，其優勢極為明顯，在此處不需贅述。該類技術成熟度較高，在條件適合的場合比電化學類儲能等仍然具有十分大的優勢。但是在此，也必須指出一些問題：抽水儲能/水利項目對於生態環境等存在消極影響，在環境保護方面單純指責電化學電池等生產有污染也是不公平的。而隨著我國新一輪機構改革，對於生態環境保護的日益重視，抽水儲能的行業發展方面的可能受到的影響也必須考慮。另外，布署該類技術必須要求當地有相應的地理水文條件，平原地區、雨旱季季節變化都會影響該類技術的部署運行。

飛輪儲能技術利用的是轉子加速和減速，來實現電能的存儲和釋放。其響應極快（毫秒級），功率高，對於電能品質保障與應急方面非常適合，但從理論上就已經可以確定基本不可能用於中大規模的儲能市場（最多只能有幾十Wh/kg）。而從功率型儲能技術門類較多這一現狀來看，飛輪面臨競爭者眾，但是對於目前更為急需的大規模容量的市場卻並沒有太大的希望。

壓縮空氣利用電力系統負荷低谷時的剩餘電量，由電動機帶動空氣壓縮機，將空氣壓入作為儲氣室的密閉大容量地下洞穴/人工罐體。當系統發電量不足時，將壓縮空氣經換熱器與油或天然氣混合燃燒，導入燃氣輪機作功發電。近年來，壓縮空氣儲能得到了很多的重視，因為其具有技術難度（罐體材料、熱力學優化）、適合中大規模應用，還可以支持冷熱電聯供以支持能源體系耦合化發展的方向。當然，技術進步本身都具有相當的挑戰性，另外該類技術從本質上就更偏向於大規模儲能，對於中小規模分散式布局的應用就不太適合，而分散式恰恰又是下一步我國能源系統的一個調整發展的重要方向。因此壓縮空氣儲能當然很重要，但是也不能適合所有場合。

1.2 電化學儲能：以中小規模儲能技術為主，仍然期待技術進步突破

電化學儲能技術中，鈉硫與液流電池兩類從本質上更適合於中等規模左右的儲能，但是也還存在著各自的問題（鈉硫的安全性與技術封鎖、液流目前仍然略高的成本等），而且其它電化學技術經過工藝優化也可以進入這兩個技術主要針對的中規模MW級的服務領域，因此這些技術彼此之間還存在明顯的競爭關係。

鉛酸、鋰離子、鎳氫都是老兵，而近幾年來鉛酸與鋰離子都是儲能領域發展的明星。這兩種技術各有特色，從目前看因為儲能領域對於能量密度要求沒有那麼高，對於成本、壽命等經濟性的核算才是最重要的，因此他們可能還會在中小規模儲能領域中進一步競爭下去。而這兩種技術實際上在成本區間、安全環保、性能方面具有一定的差異性，筆者認為他們之間實際上存在一定程度上的互補關係，不見得一定要一方吞併一方。

超級電容是一種適合於功率場合的儲能技術，其特性有些接近于飛輪，但是能量密度同樣也不高，至於媒體上流傳的諸多的「幾秒充滿電」的新聞，參考價值基本為零，可以忽略。而鋰硫等新型電池技術從目前來看，接近於工程化的實用技術仍然不多，因此保持密切關注可能比較實際一些。

1.3 電磁儲能：小眾，反應速度快，研發意義更大

電容電感/超導儲能屬於這一類技術。它們都具有很快的響應速度，對於電力領域中要求即時響應的一些用途可能有用，但是以超導為例的技術十分昂貴，非常偏向於實驗室級，而且近年來技術進展情況不明。因此筆者建議更多的從實驗室技術層面而不是從工程應用層面來關注這一類技術。

2. 工程技術先進性為王

近年來能源技術革命可以說吸引了很多注意。在政策重視導向下，大量的研究工作和資本支持下的產業化都在迅速開展，但是也多少存在行業「過熱」的問題。能源技術行業在資本、媒體的熱捧下，各種各樣的新聞、運營情況不絕於耳。從行業被重視這一點來說，這當然是好事，畢竟有關注、有投入，只要方向不出大的問題，早晚都至少會在某一個細分領域裡達成突破進展，最終回饋社會。但是從現狀來看，技術本身的限制仍然是儲能技術最核心的因素，技術-經濟競爭力仍然是該領域發展的最重要的挑戰。

近年來，資本的湧入和關注了許多明日之星行業，其對很多領域的發展誠然起到了促進作用。儲能行業與能源綠色改革和新技術天然具有聯繫，自然受到了很多追捧，因此這個行業目前不缺這方面的關注。所以筆者在此亮出觀點：資本不是主要的限制因素，目前儲能行業的擴張，其實主要還是受到了兩方面的因素的影響，即在電力-能源系統中的地位作用的理順（取決於政策，見下一部分），以及儲能技術與電網傳統運行模式相比進行技術-經濟性方面的競爭。

在我國的技術人員的努力下，我國以水電+火電為主的電力運行體系一直運行平穩，有力支持了中國經濟的大發展。儲能作為新生事物接入電網，自然要與傳統的電價和電力運行體系進行合作與競爭。而對該領域稍做研究就不難發現，以價差套利為代表的儲能運行的經典模式在國內現行大部分的電力體系下很難達到甚至盈利，究其原因很簡單：電價不高，峰谷差沒有那麼大，而儲能技術本身在加權計算生命周期的成本等因素後，其與傳統電力供應相比競爭力並不高，而且其規模還太小，滿足不了GW級以上的能量服務需求；而依靠商業模式的創新可以解決一些問題，但運營複雜性也會提升，因此其可以作為補充，但是並不治本。

因此，在不考慮體系改革-政策變動這一前提下（該因素影響當然很大，但是從技術層面是不可控的），儲能產業的競爭力提升的核心矛盾仍然是工程技術的進步性，其可以進一步帶來成本下降（單位WH/W），壽命的提升，以及其它核心性能的提升，這樣才可以使儲能在與電網的合作-競爭中體現出更明顯的優勢，從而使能源行業的人更多「自願」的選擇儲能，而不是常常因為政策要求「為了用而用」，或者把儲能當作項目可用、可不用、可視情況刪減的點綴。

3. 仍需密切關注能源行業整體的發展改革動向。

能源、電力行業舊有體制龐大，既有體制和運行制度盤根錯結，國家希望其可以改革以煥發活力，但是其內部與對外的相互作用也極其繁複，改革難度不小，推進難度更是巨大。儲能作為一個新生事物，其目前性能不足以完全與現有的運行模式進行對等的競爭，因此電力行業對其的態度也帶著些許微妙的成分，觀望、試探都有。而對於普通用戶來說，他們可能更多關注的是裝什麼樣的儲能能起到什麼樣的效果，當地政策會如何支持。

中國的儲能行業在過去幾年中有了明顯的發展，但是每一步也都需要經歷諸多因素。比如僅就儲能在電力市場獲得服務身份這一條就需要經歷相當繁複的過程。從政策層面的重視度來說，儲能從當年的屬於微電網的一個分類到現在可以獲得專門的政策指導意見已經說明了國家對其重視度的提升，但是從具體的措施上來看，仍然有進步的空間。比如去年剛剛頒布的儲能產業發展指導意見從國家層面上給出了對於該行業的認可，但是其並沒有明確的補貼措施，但作為進一步的機會也給了各省根據自身情況因地制宜靈活詮釋的空間。因此綜上所述，儲能行業屬於能源行業的一個分枝，其發展仍然取決於能源行業整體發展的大風向，政策對其影響不容小覷。

總結

儲能技術對於能源行業的高技術轉型具有重要的引領意義，各種儲能技術的百花齊放是好事，可以提供更多的選擇，並通過競爭來促進技術進步。技術與政策應該是儲能領域發展的兩大關鍵因素，在工程應用層面具有競爭力的技術以及能源體系中更強力的利好政策與改革應該是儲能產業發展的關鍵助力。