新能源發展面臨制約瓶頸
理想的能源必須同時滿足三個標準，成為能源“三好生”，即供應安全、價格便宜、綠色環保。
我們用上述標準來衡量，不難發現：在綠色環保方面，風電、光伏等新能源具有先天優勢；在價格方面，隨著風機技術和光電轉化效率的提高，發電成本不斷下降，價格優勢正日益顯現出來；在安全性方面，由於受自然條件的影響很大，風電、光伏發電可謂“靠天吃飯”，具有隨機性、波動性等特點，容易引發電網波動，造成安全風險，甚至可能導致停電事故。
如何提高風電、光伏等新能源接入電網的安全性，使其滿足能源“三好生”標準呢？ 答案是“儲能”，就是針對可再生能源的隨機性和波動性等特點，把富餘的可再生能源儲存起來，當可再生能源不足的時候，通過時空變換，再把存儲的電能補回去，保障電網穩定運行。這樣就可以有效彌補風電、光伏等新能源在安全性方面的不足，促進中國能源結構的變革。
電池儲能形成“電力海綿”
鋰離子電池是一種非常好的儲能裝置，能夠與電力系統、通信基站、數據中心、軌道交通、電動汽車、智能電網等有機融合發展，用途很廣，性能優異。此類電池可分為兩類，一類是集中式儲能電站，另一類是分布式儲能電池。
集中式儲能電站把很多大容量電池集中在一起對電力進行存儲，在需要用電時釋放出來。由於存在自放電現象和熱失控問題，鋰離子電池儲能電站電池不能長周期儲能，也不能大規模儲能。近年來，隨著技術的進步和電池正負極材料性能的改善等，集中式儲能電站的應用安全性得到提升，應用範圍和場景不斷擴大。2021年，中國用於儲能的鋰離子電池產量達32吉瓦，增長了146%。
分布式儲能電池其實就是電動汽車，讓電動汽車與電網形成“車網互動”。在用電低谷時，電力系統給電動汽車充電；在用電高峰時，讓電動汽車給系統放電。這樣，電動汽車不僅是交通工具，而且可以成為以儲能回饋能源的終端。隨著汽車動力電池技術的進步，其價格不斷降低，儲能密度和使用壽命持續提升，單次儲能成本將繼續下降。
到2022年底，我國新能源汽車保有量約1310萬輛，其中，純電動汽車保有量1045萬輛，占比近八成。如果這些汽車都參與進來，與充電樁、電網有機融合與協同，能夠形成巨大的“電力海綿”網絡，實現大規模、跨時空、低成本和高安全性的靈活儲能。
制氫儲能具有存儲優勢
氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，具有能量密度大、零污染、零碳排等優點。氫儲能是把太陽能、風能等清潔能源發出的電能，或夜間電網的過剩電能，通過電解水制取氫氣，用儲氫罐存儲，需要的時候，利用燃料電池或氫燃氣輪機發電返回電網的一種儲能方式。它是電站調峰的有效方式，可以有效助力新能源並網，緩解區域能源分配不均問題。目前，我國目前在建和籌建一批風電、光伏制氫項目，該領域市場前景廣闊。
氫儲能是一種非常重要的長周期、大規模儲能方式，其發展關鍵在於繼續降低儲能成本。與電池直接儲能相比，氫能儲能經濟性看起來並不好，因為氫要用電解水制成，效率大打折扣。但是我們計算的是儲能全鏈條的經濟性，包括制備、儲存、運輸、加氣、使用等環節。據計算，氫氣在存儲方面具有獨特優勢，成本遠遠小於電池儲電成本。
儲能種類眾多，有高頻的、有低頻的，有小功率、有大功率，有短周期、有長周期，不同種類和應用場合需要不同的儲能方式。電池儲能和氫能儲能各有特點，正好互補，組合形成主流儲能方式，與其他的儲能方式相互配合，形成良好的儲能生態。
選擇儲能方式要因地制宜
選擇儲能方式不能一概而論，要根據具體情況，因地制宜。我國東北、華北北部、西北、西南地區是主要的風電、光伏、煤電、水電的能源基地，適宜通過建設電化學儲能電站，配合特高壓輸電，將電送到東部沿海經濟發達地區。東南部、中東部和南部，火電廠密集，適宜抽水蓄能，配合高壓輸電網進行輸送。東部人口密集地區，適宜分布式光伏、低壓配電網配合“車網互動”來儲能和發電。
國家發展和改革委、國家能源局印發的《“十四五”新型儲能發展實施方案》提出，到2025年，新型儲能由商業化初期步入規模化發展階段，具備大規模商業化應用條件。在相關政策的支持下，預計會形成萬億級的“車網互動”的智慧能源的市場規模。
為促進中國儲能領域的發展，筆者提出如下建議：第一，鑒於儲能是實現“碳中和”的關鍵之一，要進一步明確主流儲能技術的戰略地位；第二，明確儲能在新能源發展中的角色定位，進一步促進能源結構變革；第三，加強儲能相關的關鍵技術研發，特別是加強大數據、雲計算等電網智慧調控技術攻關，在電解水和燃料電池的核心材料，高效氫氣制備、儲運、加注等方面取得實質性突破；第四，建設“車網互動”車聯萬物（V2X）的基礎設施；第五，健全多層次統一電力市場體系。
（作者為中國科學院院士、汽車動力系統專家、清華大學教授歐陽明高） |
