1.5　储能产业技术的绿色发展

发展新能源是应对气候环境变换,保证能源安全和经济社会可持续发展的重要战略举措。由于风力发电、太阳能发电为代表的新能源具有间歇性、波动性和随机性,其大规模消纳已成为世界性难题。储能技术是提高电力系统消纳新能源能力的重大关键技术。因此,发达国家先后将储能产业升级为国家战略。

储能技术的主要应用领域是智能电网,动力电池在新能源汽车重点专项中获得支持,“十三五”期间国家对储能方向的支持与智能电网合并,储能作为其中的基础支撑技术获得产业研究,设立了三个任务,包括大规模储能关键技术研究任务、新型储能器件的基础科学与前瞻技术研究任务,海水抽水蓄能电站前瞻技术研究任务。

大规模储能关键技术研究任务属于重大共性关键技术,其重点研究内容包括:适合大规模储能的锂离子电池、液流电池、压缩空气储能技术、梯次利用动力电池规模化工程应用关键技术。研究提升储能单元使用寿命、能量转换效率、能量密度、安全性能的关键材料及创新结构,研究降低储能单元、模块、系统成本的关键技术,以及动力电池的梯次利用关键技术。

新型储能器件的基础科学与前瞻技术研究任务属于基础研究,重点研究内容包括开发能显著提升和超越现有储能技术水平,针对大规模储能、分布式储能等不同的能量级别、功率级别、应用场景的多种新型储能技术。支持储能技术的共性基础科学问题研究,包括储能新原理、能量储存与转换过程中的热力学、动力学、稳定性、失效机制、关键材料匹配等。研究开发具有更高性能的新材料、新结构、新设计。探索、研究和筛选适合智能电网各类应用的新型储能技术。

在基础科学方面,掌握新型储能技术中关键材料设计、结构优化设计/器件响应行为,掌握储能器件服役过程中性能演化行为及其演化机理;完成对新型储能器件的综合技术指标、技术经济性评价和在规模储能中的应用前景分析;新型储能技术的核心材料、器件、应用、关键制造技术形成完整的自主知识产权体系。

“十三五”期间安排了钠离子电池、锂离子电容、储能型固态锂电池、液态金属电池4个项目,项目结束后,都要求实现千瓦时级以上验证,并突破相关关键技术。海水抽水蓄能电站前瞻技术研究任务属于共性关键技术,研究内容包括对沿海地区海水抽水蓄能资源、开发潜力和生态环境影响进行评估,电站建设规划和选址的要求,水轮机设计与制造技术,水轮发电机组变速技术的应用,海水抽水蓄能电站与可再生能源联合运行技术,海水抽水蓄能管道防腐蚀与生物附着问题,电站坝体防浸袭技术,进行海岛小容量海水抽水蓄能电站试验。具体目标为掌握海水抽水蓄能与可再生能源的优化运行技术,研制适用于海水抽水蓄能水轮变速机组样机,初步提出发电设备、水路装置防腐蚀、防止以及清除海生生物的附着、防止海水渗透、防止漂砂流入等措施,建设200kW~1MW海水油水蓄能试验电站,建立我国小型海水抽水蓄能电站试验研究平台。预期成果为完成我国海水抽水蓄能资源评估报告,提出海水抽水蓄能电站建设环境和经济效益评估方法和海水抽水蓄能与可再生能源优化运行方案,提出海水抽水蓄能建设防腐蚀、渗透、海生生物附着等问题的解决方案以及防海生生物附着的技术措施,完成适用于海水抽水蓄能的MW级水轮变速机组样机研制,建成200kW~1MW海水抽水蓄能试验电站。

目前各类规模技术仍然在发展阶段,总体而言,不断提升储能技术的安全性、循环寿命与服役寿命、能量效率、响应速率、可靠性与智能化水平,降低初次采购成本和度电使用成本,减少储能装备的制造和使用对环境和资源的压力是总体发展目标。通过市场和各类商业应用检验,在不同应用中具有技术经济性,并能形成完整产业链的储能技术将逐渐明确。2017年,国家发展和改革委员会、财政部、科技部、工信部、能源局联合发布了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,进一步确定了未来10年的发展目标,共分两个阶段:第一阶段实现储能由研发示范向商业化初期过渡;第二阶段实现商业化初期向规模化发展转变。“十三五”期间,建成一批不同技术类型、不同应用场景的试点示范项目;研发一批重大关键技术与核心装备,主要储能技术达到国际先进水平;初步建立储能技术标准体系,形成一批重点技术规范和标准;探索一批可推广的商业模式;培育一批有竞争力的市场主体。储能产业发展进入商业化初期,储能对于能源体系转型的关键作用初步显现。

未来的“十四五”期间,储能项目将广泛应用,形成较为完整的产业体系,成为能源领域经济新增长点;全面掌握具有国际领先水平的储能关键技术和核心装备,部分储能技术装备引领国际发展;形成较为完善的技术和标准体系并拥有国际话语权;基于电力与能源市场的多种储能商业模式蓬勃发展;形成一批有国际竞争力的市场主体。储能产业规模化发展,储能在推动能源变革和能源互联网发展中的作用全面展现。今后需要针对不同的应用,进一步加快发展先进的化学、物理储能技术,建立国家级大型储能系统公共测试分析平台,完善与规范相关标准、检测与认证体系;通过进一步示范,尽快全面掌握适合我国国情、针对多种应用场景、不同规模的储能本体和系统集成技术,提高各类储能技术经济性。