根據(jù) NESA 的統(tǒng)計,不包含抽水蓄電、儲熱和壓縮空氣儲能項目,截至 2013 年底, 全球儲能累計裝機容量達到 736MW,增速平穩(wěn),2014 年上半年,新增投運裝機容量近 26MW。各國都出臺了相關(guān)的政策支持儲能行業(yè)的發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,無論是項目數(shù)量還是裝機規(guī)模,美國與日本仍然是最主要的儲能示范應用國家,分別占 40%和 39%的全球裝機容量份額。
美國定位儲能為實現(xiàn)能源新政的重要支撐性技術(shù)
(1)出臺多項政策推進儲能應用
美國能源部通過稅收減免、財政補貼、直接贈予和提供貸款等方式資助私人企業(yè)在儲 能以及新能源領域的投入。美國在各種新型儲能技術(shù),像飛輪、鋰、鋅溴、改性鉛酸、壓 縮空氣均發(fā)展迅速,在技術(shù)、應用、政策上都已經(jīng)在主導全球的產(chǎn)業(yè)標準。
美國在金融危機之后,已將大規(guī)模儲能技術(shù)定位為振興經(jīng)濟、實現(xiàn)能源新政的重要支 撐性技術(shù)。近幾年來,美國能源部越發(fā)意識到儲能應用的重要性,從 2009 年開始儲能方 面的基礎研究領域的投入成倍增加。政府希望通過儲能技術(shù)的應用加強智能電網(wǎng)的可靠性 和效率的提升,減少建立新電廠,促進新能源的應用。聯(lián)邦能源管理委員會(FERC)已 經(jīng)頒布了幾項法令,推進儲能應用。FERC 頒布的 2007 年第 890 號法令和 2008 年第 719 號法令,令全國的獨立系統(tǒng)運營商(ISOs)對其調(diào)節(jié)和作業(yè)程序進行修訂,從而允許儲能 進入批發(fā)能源市場。在頒布上述法令之后,F(xiàn)ERC 又于 2011 年和 2013 年分別頒布第 755 號和第 784 號法令,要求 ISOs 采用不同的方法,使頻率調(diào)節(jié)和其他輔助服務獲得報酬, 這些政策非常有助于采用更新的儲能技術(shù)。美國能源部先進能源研究計劃署(ARPA-E)和美 國能源部(doe)分別提供技術(shù)支持資金,降低燃料電池成本、新的太陽能轉(zhuǎn)換和存儲技術(shù) 等等。
美國 2010 儲能修訂法案(S.3617)規(guī)定,對各類大容量儲能設備(額定容量至少 1000 千 瓦并維持 1 小時)、用于家庭、工廠、商業(yè)中心的分布式可再生能源儲能設備、用于插電 式混合動力汽車的儲能設備可享受 20~30%的投資稅收抵免。符合條件的儲能設備需要有 至少 80%的儲能效率。
從各州的層面上看,各州也紛紛出臺政策促進新能源產(chǎn)業(yè)和儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如 2010 加州儲能法案(AB2514)規(guī)定了兩期儲能目標以及完成時間,推動 1.3GW 加州儲能系 統(tǒng)的采購和安裝,并提供 110 萬美元用于建立儲能監(jiān)管機制,通過監(jiān)管采購程序、評價成 本效益、監(jiān)察儲能技術(shù)對納稅人的影響等,來促進實現(xiàn)兩期目標。
(2)美國典型的電網(wǎng)儲能項目應用——Auwahi 風力發(fā)電儲能項目
我們可以來看看西佛吉尼亞州儲能項目的相關(guān)情況:夏威夷能源主要依賴于進口, 2005 年像煤和石油這樣的初級能源有 95%來自于進口,而汽油需要 100%的進口。為了 擺脫進口的現(xiàn)狀,夏威夷法律規(guī)定,到 2030 年時,70%的電能和地面交通需要使用清潔 能源,而其中 40%必須是來自本地的可再生能源。因此,夏威夷島大力發(fā)展可再生能源。 在夏威夷島上分別建設了 30MW 風電場配套 1.5MW/1MWh 儲能電站、30MW 風電場配 套 15 MW/10 MWh 儲能電站、21MW 風電場配套 10MW/20MWh 儲能電站、3MW 光伏電 站配備 1.5MW/1MWh 儲能電站、1.2MW 光伏電站配備 1.125MW/0.5MWh 儲能電站等可 再生能源儲能項目。
2011 年 11 月,毛伊島計劃管理委員會批準了 Auwahi 風力發(fā)電項目。該項目設計發(fā) 電容量為 21MW,足夠 10000 戶家庭使用。其基建費用大約為 140 萬美元,基建項目包括: 一個電池儲能系統(tǒng),一根 9 英里長、電壓等級為 34.5 千伏的輸電線路,一個互聯(lián)變電站、 一個微波通信塔和道路建設。而每臺風力發(fā)電機組需要空地面積 2.4 畝,使得整個項目需 要 1466 畝空地,這幾乎是毛伊島整個 Ulupalakua 牧場的面積。該項目設計風力發(fā)電塔的 數(shù)目為 8 個,每座塔高 428 英尺,每座塔的發(fā)電量為 3MW。為該風力發(fā)電項目配套的儲 能系統(tǒng)是一套 10MW/20MWh 的鋰離子電池儲能系統(tǒng),由美國 A123 Systems 公司提供, 被安裝在毛伊島 MECO 的 Wailea 變電站內(nèi)。計算機將保持電池在一天中的大多數(shù)時間處 于半充電狀態(tài)。如果風力驟然增強或減弱,電池將平穩(wěn)電流。該儲能裝置的成功之處在于 其擁有調(diào)頻功能,美國交流電每秒運行 60 個周期,而電池可以在 1 秒內(nèi)進行 60 次從充電 到放電或相反方向的變化,從而保持頻率穩(wěn)定。電池系統(tǒng)還可以在電價較低時儲存電力, 而在電價較高時送出電力,從而實現(xiàn)盈利。該儲能系統(tǒng)通過削峰填谷,可以減小變電站變 壓器的高峰負荷,也可以增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性、提高供電質(zhì)量。
日本利用補貼支持推廣儲能
1、投入大量資金進行電池的研究和開發(fā)
日本長期以來一直對儲能較為支持與關(guān)注,特別是儲能在可再生能源領域的應用得到 了長期的研究,政府推出了月光計劃和示范工程。同時,可再生能源的發(fā)展將進一步促進 儲能技術(shù)的應用。按日本國會 2010 年 6 月通過的《能源基本計劃》,到 2030 年零排放發(fā) 電占電源比率由當前的 35%增加到 70%,其中可再生能源份額從現(xiàn)在的 9%增長為 2030 年的 20%,實現(xiàn)成倍增長。
日本自二十世紀 70 年代以來,投入大量資金進行電池技術(shù)的研究與開發(fā)。日本曾經(jīng) 支持過的電池技術(shù)包括鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池以及鋰離子電池等,其中經(jīng)產(chǎn)省鋰 離子儲能系統(tǒng)補貼,最高達到系統(tǒng)價格 2/3,共 100 億日元。在這項政策的支持下,2013 年,越來越多的儲能系統(tǒng)獲得補助并投放市場。
日本在儲能技術(shù)的推廣方面也有可借鑒之處,如對企業(yè)項目(住友和 NGK)建設提 供 75%的補助,有效降低成本;同時 NGK 與東京電力公司的合作模式值得借鑒,正是由于 有效利用了電力公司和儲能公司雙方的優(yōu)勢,確保了儲能技術(shù)在電力領域的成功應用。 2012 年 4 月出臺家庭儲能系統(tǒng)補助金政策。在這項政策的支持下,2013 年,越來越多的 儲能系統(tǒng)獲得補助并投放市場。
2、日本典型的電網(wǎng)儲能項目應用——北海道 Tomammae 風電場儲能項目
我們可以來看看日本北海道 Tomammae 風電場儲能項目。在日本,用于電站調(diào)峰和 風力儲能的固定型釩電池發(fā)展迅速,大功率的釩電池儲能系統(tǒng)已投入實用,并全力推進其 商業(yè)化進程。Tomammae 風電場是位于日本北海道北島的一個 30.6MW 的風電場,由日本 電力公司負責運營。風場配備了由 SEI 公司提供的全釩液流電池系統(tǒng),設計儲能的額定功 率為 4MW,最大功率為 6MWh,儲能時間為 1.5h。電池需要根據(jù)電網(wǎng)的要求能夠以 6MW 的短時功率工作 30 秒以上。該項目的釩電池組于 2005 年 1 月進行安裝,于 2008 年開始 運行。系統(tǒng)在 3 年內(nèi)的循環(huán)次數(shù)已達到 270000 次,并成功實現(xiàn)儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)(SOC) 的實時監(jiān)測管理,這大大減少了釩電池體積并提高了系統(tǒng)安全性,有效避免過充。安裝儲 能系統(tǒng)的主要目的在于存儲風場產(chǎn)生的能源,平穩(wěn)風電場不穩(wěn)定的功率輸出從而平滑風電 的短期波動。
(三)歐盟對儲能示范項目進行資助
與美日早在 20 年前就已經(jīng)開展儲能領域的研究,并出臺了各種政策相比,歐洲儲能 政策的支持力度及儲能領域的發(fā)展水平相對美日就遜色許多,不過歐洲已經(jīng)意識到儲能是 解決可再生能源的有效利用問題的關(guān)鍵,歐洲能源委員會指出“一部分傳統(tǒng)火電廠將被分 布式發(fā)電,可再生能源,需求管理系統(tǒng)及儲能所代替”,并在電網(wǎng)的近期、中期及長期的 研究計劃中,將能量儲存和電能質(zhì)量的保證放在重要研究地位。一些歐洲國家已經(jīng)開始把 儲能技術(shù)作為能源領域的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)進行支持。歐盟電網(wǎng)計劃(EEGI)近期發(fā)布了《歐洲 儲能創(chuàng)新圖譜》報告,對歐洲 14 個國家儲能研究、開發(fā)與示范項目進行了統(tǒng)計分析。在 過去 5 年,這些國家公共投資和受到歐盟委員會直接資助的項目總數(shù)達到 391 個,總投資 額 9.86 億歐元。
擁有世界最大可再生能源發(fā)電裝機容量的德國,儲能方面也沒停止腳步。聯(lián)邦政府撥 款 2.6 億美元用于電網(wǎng)級儲能,其中 1.72 億美元已經(jīng)分配給具體的項目。2011 年,德國 政府修訂了儲能管理規(guī)定,明確免除了部分項目的電網(wǎng)費,提高了對儲能投資的政策扶持。 013 年和 2014 年 2 年共計劃投資 5000 萬歐元,對新購買儲能系統(tǒng)的用戶直接進行補貼。 該計劃主要針對屋頂太陽能,當儲能系統(tǒng)與太陽能電池板相連時,補貼涵蓋了儲能系統(tǒng)安 裝成本的 30%,這項政策有效地促進了戶用儲能市場的發(fā)展。目前已有 30MW 的項目獲 得補貼。據(jù)預測,由于這一儲能補貼計劃的出臺,德國在未來 5 年的儲能裝機容量有望達 到 2GW?h。德國也在研究電產(chǎn)氣(P2G)。