行业垂直门户网站

设为首页 | 加入收藏

您当前的位置:北极星智能电网在线 > 正文

如何摆脱并网束缚? 储能+可再生能源建立独立微电网

北极星智能电网在线  来源:科学出版社微信公众号  作者:林柏强  2016/9/12 15:10:42  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:以往对于可再生能源与传统能源的比较,主要关注是发电成本,而忽略了电网成本和电网大规模接入的技术可行性。如果没有储能技术,由于风能和太阳能都具有的波动性和间歇性,电网难以大规模消纳可再生能源,而“储能+可再生能源”建立独立微电网(分布式),可以摆脱并网对可再生能源的约束,还可以解决中国城市分布式能源发展的物理和产权约束;由清洁能源提供电力的电动汽车将在消费侧进行大规模能源替代。这一清洁能源系统中,储能技术是核心,鉴于储能对于未来人类能源发展的重要性,中国不能落后于其他国家,政府应把对储能技术发展的重视程度提高到至少与可再生能源相等同的地位。

可再生能源发展

中国政府的目标将2020年非化石能源占一次能源消费比重提高至15%,为满足这一目标,政府近年内还将从政策上大力支持可再生能源发展。太阳能最具发展潜力,经过政府与太阳能相关行业十余年的努力,2014年光伏发电累计装机达到28GW,仅次于德国的38GW,居世界第二位;并网发电250亿千瓦时,相当于三峡的1/4的电量。

可再生能源的固有缺陷,使得大规模接入电网将会影响到电网的稳定性和安全性,因此大规模接入将大幅度提高电网成本。可以说,制约可再生能源大规模发展的主要因素已经不是发电成本,而是电网对其的接纳能力和电网成本,而储能技术是破解这个难题的关键。

中国太阳能发展还是面临许多困难。首先是收益问题,据测算,2014年中国西部集中式光伏收益率与德国同期光伏发电收益相当,而东部分布式收益则不到一半,这与目前太阳能发展“集中热、分布冷”的实际情况相印证。西部集中式光伏日照小时数高,规模成本更低,虽然并网和送出成本高,但是并网成本基本上由电网承担。中东部分布式光伏发展动力不足,需要更高的上网电价,或是更高的终端电价来刺激分布式光伏。另外,国外居民屋顶是分布式主要的安装形式,中国城市分布式光伏面临安装的物理限制和产权问题,而中国农村则缺乏分布式发展所需的投资。

储能是可再生能源发展大规模发展的关键

曾几何时,储能技术还只是科学家们的讨论,美国的特斯拉(Tesla Motors)一下子把储能技术和大众拉近了。特斯拉于今年4月份推出了几款商业化的锂电池,涵盖了从家用级一直到电网级的不同产品,对应的存储规模从7千瓦时一直到10千千瓦时以上。虽然特斯拉电池从技术上似乎没有太多创新,但其最大的特点在于电池平衡系统和成本上的优势。以特斯拉电池的成本为例,在6%的贴现率下,当充放电的价差在1元千瓦时以上时,电池投资就可以收回成本。中国许多地区峰谷电价差都已经大于1元千瓦时,这些地方的储能投资已经能够带来收益,虽然还不是很好的回报。电池储能已经具备经济上的吸引力。

锂矿的稀缺性可能制约锂电池发展。根据特斯拉的数据,全球每年生产的锂电池仅够50万部电动汽车,锂资源储备满足电动汽车已经很困难,更不要说用来支持大规模分布式和微网储能。因此,未来锂资源的地位,有可能相当于今天的石油。目前锂资源相对丰富的国家,如智利、玻利维亚、中国和澳大利亚等,则将有可能掌握全球能源的命脉。如何保护锂资源也是政府应该政策上提前布局的重要方面。

电池生产和使用过程中会涉及到环保和回收。对于环保问题,锂电池可能带来的危害的主要是其正极材料中含有钴、镍等重金属,及电解液中含有的氟。但这些物质都是封装在电池里,正常使用不会带来环境影响,即使发生破损泄露也只是电解液流出,不会造成重金属污染,而且目前有成熟工艺能够使用无毒的磷酸铁锂电极。对于电池回收,锂电池外壳是金属或塑料,电极含有锂、重金属和石墨,电池内部还有铜、铝等材料,这些都具有较高的回收价值。最近有报道Jay Whitacre的团队为了证明他们开发的盐水电池安全环保,创始人Whitacre甚至吃了一块电池的电极。

摆脱可再生能源发展约束:微电网

真正摆脱可再生能源的电网约束和分布式能源物理约束是微电网。“储能+可再生能源”建立的独立微电网本身是一个完整的自我控制系统,可以与电网分离运行。由于其能够彻底摆脱对于传统能源和大电网的依赖,可以实现灵活按微小区域划分的电力自足系统。

“储能+可再生能源”的独立微电网代表能源行业发展和人类能源供需的未来。一方面,应对气候的低碳发展将迫使人类发展清洁的可再生能源。另一方面,由于保证供电可靠性和供电质量要求解决可再生能源的稳定性问题;以及由于解决目前可再生能源严重的市场消纳困难和远距离输电成本,需要尽可能在靠近负荷中心设立电源,微电网可以减少分布式能源的种种缺陷和约束(如物理空间和产权),更具有经济性。

由于概念简单,“储能+可再生能源”的独立微电网的可行性主要是成本约束,就是储能成本和可再生能源的成本。一般说,只有储能成本加可再生能源成本小于传统能源成本加输配电成本时,这种模式才具备基本的经济驱动力,还需要多年的技术进步。由于对能源行业带来的可能冲击巨大,传统的能源企业务必要小心。

举一个简单例子。根据厦门地区的光照数据、光伏发电15%的效率、2014年厦门人均生活用电,和厦门大学本部光伏发电可利用面积,采用光伏发电每年可发电量约为5000万千瓦时;如果师生4万人和人均年用电量1250千瓦时,光伏发电+储能技术+微电网可以满足教学与生活用电需求。

分享到:
北极星投稿热线:陈女士 13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#换成@)

特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。

热点关注
国网826号文解读

国网826号文解读

昨天国网公司下发了《关于进一步严格控制电网投资的通知》(国家电网办【2019】826号文)。文中提出了“三严禁、二不得、二不再”的投资建设思路。个人认为,这不仅仅是一个文件,而是国网公司整体发展战略转型的一个标志。作为世界上最大的电网企业,国网公司每年因投资建设所需的采购数额巨大,对电

--更多
最新新闻
新闻排行榜

今日

本周

本月

深度报道
相关专题

关闭

重播

关闭

重播