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储能革命:机会 挑战 前景

北极星储能网  来源:中能智库    2017/9/4 8:48:25  我要投稿  

北极星储能网讯:石墨烯

石墨烯被誉为“新材料之王”,具有电子迁移率快、强度高、导电性/导热性佳、透光率高、质量小等优异特性,在新能源、石油化工、电子信息、复合材料、生物医药和节能环保等领域的应用都有望引发行业的变革。因此,石墨烯成为了引领新一代工业技术革命的战略性新材料。

业内专家认为,石墨烯在电化学储能领域的应用,是最有可能实现规划化量产的产业领域,特别是在超级电容器和电池领域。近年来,随着石墨烯电池技术的发展,石墨烯技术逐步走向产业链的下游,处于产业化应用的前夜,对于未来储能技术的推进非常值得期待。

今年6月,珠海聚碳复合材料有限公司和哈工大合作成立石墨烯电池技术实验室,将科研项目更好的落实到应用产品以及商业化发展,高校与企业科研创新合作,达到高校与企业双赢局面。

聚碳复材相关负责人表示,目前聚碳和哈工大研发石墨烯聚合材料电池的储能量是传统电池产品的三倍,用此电池提供电力的电动汽车能行驶超过1000公里,充电时间大大减少,充电次数可达3000次以上,电池的重量不足传统充电电池的一半。

虽然这些数据仍处于试验阶段,但毫无疑问石墨烯将成为电池储能领域瓶颈的突破点。然而石墨烯材料的品质和成本问题,也严重制约它在电池储能领域规划化应用。

未来,石墨烯在电池储能产业中的应用,迫切需要政府从宏观层面积极介入,通过政策性引导和资金支持,有效整合技术链与产业链中的各创新要素与资源,保障石墨烯储能材料的研发、生产与应用工作又好又快发展。

储能技术进入了商业化转型窗口期

储能作为一项先进的能源技术,在能源稀缺和能源结构转变的今天越来越凸显其重要的价值。

自中共十八大召开以来,党和国家将“生态文明建设”上升到国家发展战略高度。节约资源和保护环境是建设生态文明的标志,而推动资源利用方式根本转变成为实现节约资源和保护环境这项基本国策的必然途径,其中,储能又是成功实现这一途径的主要抓手之一。在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》首次提出了“依托储能技术,推进智能电网建设,增强电网优化配置电力能力和供电可靠性。”沿着储能技术创新所引发的企业生产和经营环节的创新以及产业价值链构建、更新与变革,一种新型的储能产业形态已在逐步形成。接着,在《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》又进一步强调要“大力推进高效储能与分布式能源系统等新兴前沿领域创新和产业化,形成一批新的增长点。”今年,国家能源局又因势利导出台了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见(征求意见稿)》,不仅从研发、生产、输送和销售等环节诠释了储能技术的重点示范,而且从生产侧、传输侧和消费侧阐明了加快储能技术商业化应用。

勿容置疑,中国储能产业面临前所未有的发展机遇,储能技术也由技术创新进入了商业化转型的窗口期。

储能技术具有“双重外部性”

据美国能源部统计,截至2016年底,全球累计储能装机总容量为167.24GW,其中,中国储能总装机容量为32.1GW,位列世界第一,而从储能技术装机分布类型来看,中国于2014年抽水储能装机总容量已经位列世界第一。然而,不局限于当前中国实务界所理解的仅将抽水蓄能作为储能技术,储能技术还涵盖了压缩空气储能、飞轮储能、铅蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池、超导储能、超级电容储能、储热、储冷和储氢等物理、化学的电池技术类型。这些储能技术在为社会带来巨大的经济效益的同时,又能节约社会资源和保护环境,从而形成储能技术的“双重外部性”。

通过储能技术的研发和应用,一方面,从微观层面来看,能减少煤炭、石油和天然气等一次能源的投入和依赖,既降低企业资源要素投入成本,也减少能源消耗所带来的环境污染效应;促进新的可再生能源开发和利用,激励可再生能源的价值挖掘,有效应对风能、水能、太阳能等新能源发电的波动性,防止弃风弃光,实现能源结构优化;通过能源存储弥补电力消费高峰时期的供应紧张,缓解电力消费低谷时期的能源供给过剩,增强能源系统的灵活性,熨平电力消费的周期性波动;增强能源系统的稳定性和可靠性,实现多种能源之间的调配与互补,提高能源的协调性和利用率。

另一方面,从宏观层面来看,作为共性强的基础性的技术,既能提高创新主体资源利用效率,为企业带来经济效益的同时,还能引发全社会技术创新群和技术创新链扩张,如智能电网、微电网和环保技术等相关技术的创新和发展,有助于贯彻落实国家创新驱动发展战略,促使中国较快地从资源导向型发展模型向创新驱动型发展模式转型,以技术创新引领新时期供给侧改革。

加快中国储能技术的商业化,还能激励中国企业开展储能技术的研发和充分挖掘储能技术的市场价值,以此提高企业的盈利能力和激发更多的主体开展以技术创新引发的创业行为,促进储能创新链横向拓展与纵向延伸,推动关联企业、相关行业和产业的发展,以此增强社会就业的吸纳能力,有助于形成“大众创业、万众创新”的良好局面。

技术研发、商业化发展受掣肘

然而,正是由于储能技术在宏观和微观两个层面都有“双重外部性”,储能技术研发和商业化发展也受到较多掣肘。

与发达国家相比较,中国的储能技术及其商业化水平明显落后于发达国家。首先,储能商业化必然以储能技术的发展和广泛应用为前提,但在众多储能技术类型中,仅抽水蓄能技术相对成熟,其他类型技术正处于快速成长期。即便如此,现有的储能技术普遍存在“存储容量小、循环次数少、寿命短、启动响应速度慢、研发投入成本高”等劣势,未来储能技术发展的标准是以“高可靠性、大容量、高密度、长寿命、便携式、低成本”为特征。这些高端标准发展目标与储能技术类型的多样性相结合,加剧了储能技术研发的复杂性和风险性,使得储能技术研发投资的成本更高、风险更大。

其次,由于储能技术不仅能为社会带来经济效益,同时能节约社会资源和保护环境。储能技术为社会带来的“双重外部性”产生的收益无法完全被创新主体吸收,使得创新主体对储能技术创新的积极性不高,特别是在当前发展储能技术配套环境不健全的前提下,中国储能技术大多从发达国家引进,本国企业缺乏储能技术自主研发和创新激励。

再次,促进储能市场发育是储能技术商业化发展的关键。通过市场机制主导储能技术商业化,既能有效引导储能技术资源的优化配置,又能充分挖掘储能技术的市场价值,培育和发展储能市场。特别是中国正处于工业化和新型城镇化建设的进程中,能源消费成为不可或缺的重要推力,促进了储能市场的发育,因而中国储能技术的商业化具有广阔市场潜力和发展前景。但当前中国储能产业的市场机制还不健全,如储能项目的投融资体制、储能定价机制、商业运作模式、储能商业化过程中的辅助服务及其配套等市场发育环境都不够成熟,直接制约了储能技术商业价值的挖掘和储能技术的商业化。由于储能在未进行市场交易之前,无法体现其市场价值,既使得储能项目投融资存在困难,又使得储能定价存在困难。一旦能源市场出现短缺,储能进入市场进行交易时,其价格往往远高于其价值,使得市场失灵。因而,完善储能定价机制是储能市场发育的关键环节。

同时,由于储能技术多样化和异质性特征,且各国、各地区市场环境存在差异,众多储能技术的商业化运作在不同的市场环境下不存在统一的成功模式,需要以“摸着石头过程”的方式开展尝试和探索,这使得储能技术的商业化风险和“试错成本”较高。

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