丁玉龍：支撐能源轉(zhuǎn)型的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)如何發(fā)力？
時(shí)間:2016-03-03 10:32來(lái)源:中國(guó)能源報(bào) 作者:西顧
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正如一位儲(chǔ)能專家所言，儲(chǔ)能對(duì)電力和能源系統(tǒng)具有革命性的意義。它不僅對(duì)常規(guī)電網(wǎng)具有調(diào)峰調(diào)頻、增強(qiáng)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，也是實(shí)現(xiàn)可再生能源平滑波動(dòng)、促進(jìn)可再生能源大規(guī)模消納和接入的重要手段，同時(shí)，又是分布式能源系統(tǒng)和智能電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，在能源互聯(lián)網(wǎng)中具有舉足輕重的地位。對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)2020年碳排放強(qiáng)度下降45%的目標(biāo)具有極為重要的支撐作用。為探討儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)如何支撐能源轉(zhuǎn)型和推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。本報(bào)特別專訪了最近被湯森路透評(píng)為全球工程科學(xué)領(lǐng)域近十年來(lái)最具持續(xù)影響力的研究者之一、2009年入選第二批國(guó)家“千人計(jì)劃”、英國(guó)伯明翰大學(xué)資深教授、伯明翰儲(chǔ)能研究中心主任丁玉龍教授。
經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)節(jié)能增效，儲(chǔ)能是途徑
記者：作為能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，現(xiàn)階段的中國(guó)既需要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，也需要能源增長(zhǎng)以支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大背景下，發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的意義？
丁玉龍：中國(guó)的確是能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，近年來(lái)每年耗能大致為折合40億噸標(biāo)煤。巨大的能源消耗一方面支撐了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，同時(shí)由于我國(guó)能源中煤炭的比重達(dá)65%左右，也加重了我國(guó)環(huán)境污染例如霧霾，解決這個(gè)問(wèn)題的辦法包括節(jié)能提效、使用可再生能源、供熱和交通電氣化、增加核電、水電、燃?xì)獾鹊谋壤�。�?chǔ)能是實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效和使用可再生能源最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。由于難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其間歇性和不穩(wěn)定性，可再生能源的大規(guī)模利用對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的需求不難理解，但人們對(duì)儲(chǔ)能在節(jié)能提效方面的認(rèn)知卻尚顯不足。
在我國(guó)每年消耗的約40億噸標(biāo)煤的能源中，超過(guò)50%被浪費(fèi)掉了，其中大部分是以余熱的形式排放到環(huán)境中，所以支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的部分能源需求可以通過(guò)采用節(jié)能技術(shù)提高能源利用效率來(lái)解決，也就是說(shuō)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不一定完全需要建立在能源增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，節(jié)能增效不僅可以降低成本，而且也可以減排。但是我們面臨的挑戰(zhàn)是：在過(guò)去20年左右，中國(guó)在節(jié)能增效技術(shù)領(lǐng)域取得不少成就，把容易做的基本都已經(jīng)做了，剩下的是“硬骨頭”——余熱源分散且不穩(wěn)定的余熱利用。這些余熱等級(jí)各異，與可再生能源的特性有相似之處，所以儲(chǔ)能特別是儲(chǔ)熱技術(shù)在未來(lái)節(jié)能增效方面的作用不可小視。
可再生能源發(fā)展，儲(chǔ)能要先行
記者：新能源電力快速發(fā)展，但國(guó)內(nèi)棄風(fēng)、棄光也已成常態(tài)，您認(rèn)為，儲(chǔ)能的發(fā)展對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的支撐作用有哪些？
丁玉龍：新能源迅速發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)的棄風(fēng)和棄光問(wèn)題近幾年來(lái)愈趨嚴(yán)重，其實(shí)，不僅僅是棄風(fēng)和棄光，棄水和棄核的形勢(shì)也變得嚴(yán)峻。產(chǎn)生這些問(wèn)題主要原因是可再生能源遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，并且輸電通道不足。解決這個(gè)問(wèn)題，中短期可通過(guò)儲(chǔ)能技術(shù)促進(jìn)可再生能源的當(dāng)?shù)叵{，中長(zhǎng)期要通過(guò)增加輸電通道和經(jīng)濟(jì)可行的儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)電能的空間和時(shí)間移動(dòng)。
以三北地區(qū)為例來(lái)說(shuō)明儲(chǔ)能解決可再生能源消納的重要作用。我國(guó)北方特別是三北地區(qū)的冬天供暖很大一部分依賴于基于燃煤的中央供暖鍋爐或熱電廠，其中熱電廠使用熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，這些機(jī)組的運(yùn)行是“以熱定電”，由于供暖需求，熱電聯(lián)供機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，所發(fā)電電網(wǎng)全部接收，但三北地區(qū)當(dāng)?shù)氐碾娏ο{有限，電力輸送通道也有限，這就造成嚴(yán)峻的冬季棄風(fēng)。
一個(gè)技術(shù)上可行的中短期解決方案是可再生能源（風(fēng)電）的制熱、儲(chǔ)熱和供熱，取代基于燃煤的供暖。這個(gè)技術(shù)的實(shí)施可以是小型的，如最近不少地方推行的儲(chǔ)熱型家用電暖器；也可以是大型的中央供暖系統(tǒng)。對(duì)于基于可再生能源的大型制熱、儲(chǔ)熱和供熱系統(tǒng)，制定適當(dāng)?shù)膰?guó)家政策以調(diào)動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)、制熱和儲(chǔ)熱技術(shù)提供商、電網(wǎng)和供熱公司等各家的積極性是關(guān)鍵。在技術(shù)層面，高性價(jià)比的長(zhǎng)壽高儲(chǔ)能密度材料（如高溫相變儲(chǔ)熱材料）和系統(tǒng)集成是關(guān)鍵，這些技術(shù)可解決可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性問(wèn)題，保證穩(wěn)定供暖；基于可再生能源制熱、儲(chǔ)熱和供熱的技術(shù)也是其它儲(chǔ)能技術(shù)很難以從經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上競(jìng)爭(zhēng)的。
全球戰(zhàn)略，儲(chǔ)能是技術(shù)支撐
記者：儲(chǔ)能技術(shù)呈現(xiàn)多樣化并應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，通常認(rèn)為，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展掣肘在于技術(shù)上的難以突破和成本上的持續(xù)高企，您對(duì)此的看法如何？
丁玉龍：能量以不同的形式存在，如電磁能、機(jī)械能、化學(xué)能、光能、熱能及核能等，這些不同形式的能源有不同的等級(jí)，電能等級(jí)最高，熱能的等級(jí)最低。因此，人們針對(duì)不同的應(yīng)用，發(fā)展了不同的儲(chǔ)能技術(shù)，例如抽水蓄能、液態(tài)空氣儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、電池、超導(dǎo)、飛輪和超級(jí)電容等，這些儲(chǔ)能技術(shù)有著不同的性能特征，因而適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合和領(lǐng)域。抽水蓄能、液態(tài)空氣儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和儲(chǔ)熱可用于100MW以上的大規(guī)模儲(chǔ)能，其它儲(chǔ)能技術(shù)比較適合于10MW甚至1MW規(guī)模以下的儲(chǔ)能。全球目前儲(chǔ)能總裝機(jī)約為130GW，其中抽水蓄能占總裝機(jī)的98%以上；儲(chǔ)熱占總裝機(jī)的1.0%；壓縮空氣儲(chǔ)能占總裝機(jī)的0.35%；各種電池裝機(jī)總量不足0.4%。
由此可知，全球裝機(jī)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，那么阻礙儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要原因是什么？對(duì)于有些儲(chǔ)能技術(shù)，成本和技術(shù)成熟度確實(shí)是兩個(gè)主要原因，特別是對(duì)適用于中小規(guī)模儲(chǔ)能的各類電池、超導(dǎo)和飛輪等技術(shù)；但對(duì)于另外一些儲(chǔ)能技術(shù)，成本和技術(shù)成熟性不一定是主要原因，例如抽水蓄能是成熟技術(shù)，其效率高、成本低，但是占地面積大，并且需要特定地理位置；傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)也是成熟技術(shù)，但其效率偏低，也需要特定地理位置；基于顯熱的儲(chǔ)熱技術(shù)是已經(jīng)用了數(shù)百年的低價(jià)成熟技術(shù)，而性價(jià)比較高的相變儲(chǔ)熱技術(shù)近年來(lái)趨于成熟，但這些技術(shù)主要適用于需求端是熱能的用戶。
除了成本和技術(shù)成熟性外，政策是決定儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另外一個(gè)關(guān)鍵。相較于歐美國(guó)家，我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)的原始創(chuàng)新性的研究存在較大差距，造成這些差距的原因之一是我國(guó)以前真正用于基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的投入不足，缺乏良好的技術(shù)儲(chǔ)備，儲(chǔ)能關(guān)鍵領(lǐng)域的投入時(shí)機(jī)滯后于歐美；原因之二是與我國(guó)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究在研究前就設(shè)定考核目標(biāo)有關(guān)，研究前就設(shè)定目標(biāo)有礙于創(chuàng)新；原因之三是有時(shí)急于求成，在基礎(chǔ)研究尚未完成前進(jìn)行規(guī)模化的商業(yè)示范。儲(chǔ)能是全球能源互聯(lián)網(wǎng)不可缺少的支撐技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略的關(guān)鍵，所以發(fā)展儲(chǔ)能需要有全球戰(zhàn)略。國(guó)家有關(guān)部門不僅要在基礎(chǔ)和應(yīng)用研究上加大投入，增加技術(shù)儲(chǔ)備，而且在政策和資金上加大對(duì)微小型創(chuàng)新型企業(yè)（現(xiàn)在和未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新的主體）的投入，從而提升我國(guó)儲(chǔ)能的整體發(fā)展水平，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
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