在低碳轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，可再生能源發(fā)展給人類提供了清潔可持續(xù)的能源來(lái)源，電動(dòng)汽車的崛起則為石油大規(guī)模替代提供了可能。但是，可再生能源和電動(dòng)汽車大規(guī)模發(fā)展都面臨同一個(gè)難題，即儲(chǔ)能技術(shù)。
電池儲(chǔ)能是分布式電網(wǎng)發(fā)展瓶頸
可再生能源具有間斷性的特點(diǎn)，電網(wǎng)無(wú)法大規(guī)模消納并網(wǎng)。電動(dòng)汽車也面臨充電設(shè)施和電池安全的瓶頸。儲(chǔ)能技術(shù)是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)電網(wǎng)的好處有三點(diǎn)：一是幫助增加可再生能源的滲透率，促進(jìn)分布式(微電網(wǎng))發(fā)電的發(fā)展;二是提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)充分的調(diào)峰，減少高峰負(fù)荷及對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)投資和電源投資;三是通過(guò)電價(jià)設(shè)計(jì)，促進(jìn)電力市場(chǎng)自由化。電池儲(chǔ)能是分布式電網(wǎng)(微電網(wǎng))發(fā)展的瓶頸。
儲(chǔ)能技術(shù)可以分為機(jī)械儲(chǔ)能、電池儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能等幾種類型。其中較為成熟且可商業(yè)化應(yīng)用的包括抽水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能，這兩種為大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。一般認(rèn)為，電池儲(chǔ)能的商業(yè)化應(yīng)用還面臨著成本問(wèn)題，只有在很少的高電價(jià)地區(qū)，結(jié)合光伏發(fā)電，電池儲(chǔ)能技術(shù)才具有經(jīng)濟(jì)上的可行性。隨著技術(shù)進(jìn)步，電池儲(chǔ)能的成本的確在不斷下降。但是，一般還是認(rèn)為受制于較高的成本或其他技術(shù)因素，無(wú)法大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。
儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展的重要性比較直觀。電動(dòng)汽車的充電、巡航里程和安全問(wèn)題都涉及電池。比如說(shuō)，由于電池引發(fā)的安全事故減弱了消費(fèi)者的信心，影響了電動(dòng)汽車的發(fā)展。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車的發(fā)展除了石油替代，還可以解決城市汽車尾氣和噪聲污染。利用用電峰谷，電動(dòng)汽車夜間充電還可以使用夜間過(guò)剩和便宜的電力。
投資儲(chǔ)能可以獲利
2015年5月，特斯拉推出了針對(duì)家庭用戶的儲(chǔ)能設(shè)備Powerwall和針對(duì)電網(wǎng)級(jí)的設(shè)備Powerpack。其中Powerwall的價(jià)格已低至每千瓦時(shí)350美元。雖然Powerpack還沒(méi)有給出具體的技術(shù)參數(shù)，但有媒體報(bào)道，其成本僅為每千瓦時(shí)250美元。這意味著儲(chǔ)能技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上開(kāi)始具有吸引力。
廈門大學(xué)能源經(jīng)濟(jì)與能源政策協(xié)同創(chuàng)新中心最近進(jìn)行了一項(xiàng)研究，即利用特斯拉的Powerwall和Powerpack，針對(duì)中國(guó)目前的峰谷電價(jià)政策，建立優(yōu)化套利模型，對(duì)各省的儲(chǔ)能投資收益及外部影響進(jìn)行分析，量化分析各種影響因素改變后對(duì)儲(chǔ)能投資收益水平的影響。其基本思路是從電網(wǎng)角度出發(fā)，使儲(chǔ)能系統(tǒng)充分發(fā)揮調(diào)峰的作用，再確定儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和投資收益。
中國(guó)的輸配電主要由國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)投資和實(shí)施運(yùn)營(yíng)，而電價(jià)由國(guó)家發(fā)改委根據(jù)電網(wǎng)公司的成本結(jié)合地區(qū)發(fā)展情況來(lái)制定。由于資源稟賦、地理?xiàng)l件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，各省的電價(jià)有較大差異。目前許多電力輸入省份都實(shí)行峰谷電價(jià)政策，即差別峰谷電價(jià)，鼓勵(lì)消費(fèi)者在非高峰時(shí)段增加電力消費(fèi)，在高峰時(shí)節(jié)約用電，有利于均衡供應(yīng)電力。
通過(guò)對(duì)不同地區(qū)儲(chǔ)能投資的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，該研究發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)儲(chǔ)能投資已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)收益。在不需要補(bǔ)貼的情況下，投資儲(chǔ)能可以獲利。收益的水平除了受到電價(jià)差的影響外，也與峰谷時(shí)間段的劃分有關(guān)。如果從電網(wǎng)角度出發(fā)，考慮如何定價(jià)能夠使儲(chǔ)能系統(tǒng)充分發(fā)揮調(diào)峰作用，那么儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性可以大大提高。該項(xiàng)研究結(jié)果還說(shuō)明，當(dāng)儲(chǔ)能投資達(dá)到最優(yōu)規(guī)模后，電網(wǎng)的負(fù)荷將更加均衡，電廠也可以以更加穩(wěn)定高效的模式運(yùn)行。因此從投資潛力上看，將有很大的發(fā)展空間。
差別電價(jià)政策有助提高
電池儲(chǔ)能技術(shù)盈利能力
顯然，目前的研究還很粗淺，由于種種限制，還無(wú)法充分考慮影響電池經(jīng)濟(jì)性的各種因素。比如說(shuō)，第一，由于電能存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換的過(guò)程中會(huì)帶來(lái)一定的損耗，但其占總耗電量的比例并不大。考慮到由于電源端及電網(wǎng)運(yùn)行效率提升的作用，儲(chǔ)能大規(guī)模發(fā)展后對(duì)碳排放的影響還需要進(jìn)一步分析。第二，儲(chǔ)能可以減少電網(wǎng)投資和電源投資的外部性。這些外部性如何合理定量地評(píng)價(jià)，如何與儲(chǔ)能的成本進(jìn)行對(duì)比，將是很有意義的問(wèn)題。但是比較確定的是，如果充分考慮環(huán)境外部性，儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性將可能大幅增加。
對(duì)于電網(wǎng)而言，發(fā)展電池儲(chǔ)能技術(shù)或許可以從根本上解決可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，大規(guī)模擴(kuò)大可再生能源發(fā)電的份額，確實(shí)提高上網(wǎng)、并網(wǎng)率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。對(duì)于政府而言，制定更有針對(duì)性的差別電價(jià)政策，不但有助于提高電池儲(chǔ)能技術(shù)的盈利能力，還可以在更大程度上優(yōu)化電力資源配置，提高電力系統(tǒng)的總體發(fā)電效率。
儲(chǔ)能技術(shù)不容忽視
該研究還有很大的局限性，沒(méi)有就儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展對(duì)提高可再生能源滲透率，以及對(duì)分布式和微電網(wǎng)發(fā)展的影響進(jìn)行評(píng)估。可以說(shuō)，該研究還難以證明目前儲(chǔ)能技術(shù)的有效性，而僅僅是想簡(jiǎn)單地看看儲(chǔ)能技術(shù)究竟離我們有多遠(yuǎn)。但這種探索性的研究是重要的，因?yàn)橐坏﹥?chǔ)能技術(shù)有所突破，世界的能源市場(chǎng)就可能會(huì)發(fā)生巨大變化。這種變化將使得我們的能源消費(fèi)更加清潔，電網(wǎng)和發(fā)電廠的運(yùn)行更加高效，可再生能源的使用比重也將得以大幅提高。由于這種改變才剛剛開(kāi)始，沒(méi)有能夠直接感受到這些變化的影響，因此也很容易將其忽視。
可見(jiàn)，儲(chǔ)能技術(shù)不容忽視。近年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步使得儲(chǔ)能技術(shù)漸行漸近。在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，儲(chǔ)能技術(shù)的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性將因技術(shù)進(jìn)步而得到進(jìn)一步增強(qiáng)。這種變化將深刻地影響世界的能源供應(yīng)方式和能源結(jié)構(gòu)，并將對(duì)傳統(tǒng)的能源企業(yè)以及生活方式產(chǎn)生巨大影響。
