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储能的地位机遇与挑战 田昭武 厦门大学能源研究院 厦门能源论坛2009,11,27 我国能源消费量划分(2008年) 根据BP世界能源统计2009 总量20.03亿吨: 折算为油当量 其中 石油 3.76亿吨,18.8% (一半 靠进口) 天然气 0.73亿吨,3.6% 煤 14.1亿吨, 70.4% (约六成发电、供热) 核能 0.155亿吨,0.77% 水电 1.32亿吨,6.6% (其他可再生能源 约0.6%,未计入) 期待 储能 解决的三个重要问题 可再生能源(风能太阳能)与电网矛盾尚未解决,期待大规模而投资低的储能。 谷电的利用也期待大规模而投资低的储能。 燃油汽车严重污染市区环境,年耗油1.3亿吨,且年增幅度很大。纯电动汽车则期待灵活匹配(空间时间及功率)而低成本的储能。 所以,储能产业是绿色能源体系关键之一。 储能的两大类功效 能源方储能: 主要是时间匹配,使电网适应风能,太阳能的起伏和随机性。 负荷方储能: 以纯电动汽车为代表 空间匹配和时间匹配以适应随时的,移动的负荷。(如交通车辆) 功率匹配以适应大幅度(双向,脉冲)变动的负荷,甚至从负荷回收能量(如制动能量)。 可再生能源发电大有可为 中国的水能资源,技术可开采量约为5亿千瓦,经济可开采量约为4亿千瓦。当前水电装机约为1亿千瓦。预期到2020年,在水电建设共约投入10000亿人民币,水电装机达2.5亿千瓦。 2010年和2020年,我国风电装机将分别达到3500万千瓦和1.5亿千瓦;太阳能发电装机分别达到100万千瓦和2000万千瓦;核电装机分别达到1050万千瓦和8600万千瓦。到2020年,风电、太阳能发电、核电装机将占电力总装机的16%左右。 根据Dow Jones Venture Source数据,2009年一季度全球风险投资在可再生能源领域的投资金额由上年同期的7.15亿美元骤降至2.77亿美元,降幅达61%,投资项目数量由46个降至24个。但是,这其中投向能源存储技术的资金却达到1.14亿美元,较去年同期增长一倍有余。 能源方储能的必要性与机遇 我国水电、燃气发电等调峰性能优越的电源所占比例低,现有电网接纳风能和太阳能等新能源的能力很弱。 储能技术增强了电网调峰和传配电能力,提高能源利用效率,促进了新能源发展,为国家节约巨额投资。 (为应对城市尖峰负荷,电力系统大量投资用于电网和电源后备容量建设,但利用率却非常低。以上海为例,为解决全市每年只有183.25小时的尖峰负荷,仅对电网侧的投资每年都超过200亿元,而为此形成的输配电能力的年平均利用率不到2%。) 美国政府已将大规模储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术, 今年上半年已拨款20亿美元用于支持包括大规模储能在内的电池技术研发。 美国能源部制定的关于智能电网资助计划中,储能技术项目超过了其他所有项目,达19个,资金支持力度也最大。 储能的要求与分类 要求:寿命长,安全,成本低,资源足,效率高, 功率和能量密度适当,能形成规模。 分类: 机械储能 – 抽水上高位库,压缩气体,飞轮。 电磁储能 – 超导技术,双电层超电容。 化学储能 – 多样性好。 氢,醇,醚类等载能化学品。(配燃料电池或直接燃烧) 电化学储能: 能量型 -- 液流电池,蓄电池(铅酸电池,锂离子电池,…)。 功率型 -- 超级电容器。 钒液流电池特点? 容量大:2MWh/250kW ,8小时调峰。 充放电能量转换效率达75%以上。 寿命:充放循环寿命超过18000次。 安全性高:钒电池无潜在的爆炸或着火危险,即使将正、负极水溶液混合也无危险,只是温度略有升高。 成本:除离子膜外,钒电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料,材料来源丰富,易回收,成本低,。 选址自由度大,无污染,维护简单,运营成本低。 负荷方储能必要性与机遇 解决(石油危机 + 环境危机 + 谷电利用) 汽车交通将是造成今后中国石油需求增长的主要因素。全国汽车耗油1.3亿吨。预计2020年全国汽车耗油2.3亿吨。 机动车尾气占城市大气污染中的70% 至 80% 。 汽车制动能量没有回收,多耗油20%(2500万吨以上),多污染城市大气40%! 如以纯电动汽车逐步替换5000万辆传统汽车,以电代油(5000万吨/年)。夜间在停车点用现成电网谷电充电,可利用谷电1亿千瓦达5小时/天。 发展电动轿车的必要性与瓶颈 传统燃油轿车已成为高耗油、市内高污染的最主要源头。 全国轿车2008年保有量2438万辆(年增长24.5%,三年翻一番),

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