本文轉(zhuǎn)自：學習時報
歐陽明高，湖北天門人，清華大學車輛與運載學院教授、校學術委員會副主任。1982年畢業(yè)于中南大學車輛工程專業(yè)，1993年在丹麥技術大學能源工程系獲博士學位，2017年當選為中國科學院院士。長期致力于新能源動力系統(tǒng)研究，連續(xù)十多年擔任國家新能源汽車科技專項首席專家，建立了動力電池熱失控科學與技術體系。主持突破了氫燃料電池動力系統(tǒng)的核心技術，發(fā)明了多能源一體化混合動力系統(tǒng)，成果轉(zhuǎn)化經(jīng)濟效益超過百億元。在中國節(jié)能與新能源汽車戰(zhàn)略規(guī)劃、技術研發(fā)、國際合作及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面作出了重要貢獻。
2022 年 5月12 日，中央宣傳部就經(jīng)濟和生態(tài)文明領域建設與改革情況舉行新聞發(fā)布會。 國家發(fā)改委副 主任胡祖才在發(fā)布會上表示，要大力發(fā)展新能源，在沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)規(guī)劃建設4.5億千瓦大型風電光伏基地，8500萬千瓦項目已經(jīng)開工建設。 大型風光基地將為實現(xiàn)“‘雙碳’’”目標提供有力支撐。 2022年第一季度，全國風電、光伏累計發(fā)電量2675億千瓦時，同比增長10.8%，我國光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量已突破3億千瓦大關，連續(xù)7年穩(wěn)居全球首位。 但是，與快速增長的裝機容量相比，風電、光伏等新能源的消納卻并不風光。 這兩 種新能源發(fā)電“靠天吃飯”，太陽會落山，風的“脾氣”難以捉摸，其隨機性、波動性和間歇性，使風電、光伏等新能源電力不穩(wěn)定、不連續(xù)，容易引發(fā)電網(wǎng)波動，造成安全風險。 風電、光伏如何并入電網(wǎng)、順利消納，已經(jīng)成為一個世界性難題。 新能源能否成為安全、經(jīng)濟、綠色的“三好學生”？ 如何突破棄風、棄光的困境，讓反復無常的風電、光伏循規(guī)蹈矩，為我所用？
新能源革命的主要瓶頸
鋰離
子電池的 發(fā) 明使 電動汽車發(fā)生了 突飛猛進的變化，帶動了可再生能源的大發(fā)展。
新能源革命來了，前景無限的美好，但是很遺憾，當前新能源還當不了“三好學生”，什么是“三好學生”呢？
就是既要供應安全，又要價格便宜，還要綠色環(huán)保。 這就是經(jīng)濟學上的概念——不可能三角，就是說經(jīng)濟可行、綠色低碳、安全可靠很難同時滿足。
比如說煤炭，安全可靠，經(jīng)濟可行，但是很難實現(xiàn)綠色低碳。
而新能源恰恰相反，綠色低碳，但是其他兩個條件又不能完全滿足，這就是現(xiàn)在我們遇到的一個困境。
中國新能源的主要瓶頸不是風電、光伏。我們風電、光伏技術很成熟，光伏的效率也在不斷地提高，成本在不斷地降低。光伏的原材料就是硅，不存在資源的問題，一個核心的問題就是儲能。這里說的儲能是廣義的儲能，就是針對可再生能源的隨機性和波動性，將富余的可再生能源儲存起來，當可再生能源不足的時候，通過時空變換，再把它補回去，這就是儲能技術?，F(xiàn)在光伏的產(chǎn)能極大，想增加產(chǎn)能非常簡單，但是大規(guī)模推廣的時候必須配儲能。全世界認同的新能源革命有五大支柱：第一是可再生能源轉(zhuǎn)型，尤其是光伏、風電；第二是集中式轉(zhuǎn)向分布式，讓每棟建筑都變成發(fā)電廠；第三是用氫氣、電池來儲存間歇性能源；第四是發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術；第五是電動汽車作為用能儲能回饋能源的終端。我們可以以儲能為抓手推動能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，這是中國實現(xiàn)碳中和新能源革命的一個重要技術路徑。
如何破解儲能成本偏高的現(xiàn)實難題
目前有效的儲能方式，首先是以抽水蓄能、壓縮空氣儲能等為主的物理儲能，其中抽水蓄能在我國儲能中占比最大，約占90%以上份額；其次是以鋰離子電池等為主的電化學儲能，其應用范圍和場景不斷擴大，能夠與電力系統(tǒng)、通信基站、數(shù)據(jù)中心、軌道交通、電動汽車、智能電網(wǎng)等有機融合發(fā)展；另外，還有將過剩電力用來制氫，把氫存儲起來作為儲能的方式。截至2021年底，我國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模46.1吉瓦，占全球市場總規(guī)模的22%，同比增長30%?，F(xiàn)階段我國儲能存在的現(xiàn)實問題是成本偏高，電化學儲能每度電成本在0.5元以上，光伏發(fā)電成本雖然可以做到每度電0.1元到0.2元，但是加上消納成本，儲能比發(fā)電要貴得多。
2021年，中國用于儲能的鋰離子電池產(chǎn)量32吉瓦，增長了146%。除了用電池建電站來儲能外，還有一種新型的儲能方式，就是把電動汽車作為電力系統(tǒng)的一個儲能裝置來儲能，在用電低谷時，電力系統(tǒng)給電動汽車充電；在用電高峰時，讓電動汽車給系統(tǒng)放電，這被稱為車網(wǎng)互動。截至2021年底，中國新能源汽車保有量784萬輛，其中純電動汽車保有量640萬輛，占新能源汽車總量的81.63%。如果成千上萬大規(guī)模的電動汽車都參與進來，將電動汽車、充電樁與電網(wǎng)進行有機融合與協(xié)同，形成巨大的“電力海綿”網(wǎng)絡，便能實現(xiàn)大規(guī)模、跨時空、低成本和高安全性的靈活儲能。但是，車網(wǎng)互動是否技術可行、有利可圖、機制可靠，也面臨質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。從中長期來看，有潛力、有空間，但是規(guī)?；瘧眠€有待時日。
氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，具有能量密度大、零污染、零碳排等優(yōu)點。氫儲能是將太陽能、風能等清潔能源發(fā)出的電能，或夜間電網(wǎng)的過剩電能，通過電解水制取氫氣，用儲氫罐存儲，需要的時候，利用燃料電池或氫燃氣輪機發(fā)電返回電網(wǎng)的一種儲能方式。它是電站調(diào)峰的有效方式，可以有效助力新能源并網(wǎng)，緩解區(qū)域能源分配不均問題。據(jù)統(tǒng)計，我國目前在建和籌建的風電、光伏制氫項目超過了40個，被專家認為發(fā)展前景廣闊。
氫儲能也是一種非常重要的長周期、大規(guī)模儲能方式，這里的關鍵還是成本。氫經(jīng)濟性不是很好，電是直接儲，氫還要電解水制成氫，效率大打折扣。但是我們要清楚氫能講究的或者說可再生能源講究的是全鏈條經(jīng)濟性，包括制備、儲存、運輸、加氣、使用，全鏈條。發(fā)電，生產(chǎn)的成本低，但是儲電的成本高。比如說一公斤氫可以儲多少度電呢？儲33度電，就算電池儲1度電500塊錢，儲33度電也得16500塊錢，但是儲一公斤氫，如果在地上儲，那1000塊錢都不要，所以它儲能的成本只是儲電的1/10不到。
電池不能長周期儲能，因為它有自放電，也不能大規(guī)模儲能，因為成本太高，所以在電池不適合的這些地方，氫能就有它的優(yōu)勢。因為儲能有高頻的、有低頻的；有小功率、有大功率；有短周期、有長周期；不同的應用場合需要不同的儲能方式。電池和氫能正好互補，形成一個主流的儲能方式，而其他的各種儲能方式會跟配合互補，構成一個總的儲能生態(tài)。
綠色化和智能化是最終目標
我國東北、華北北部、西北、西南地區(qū)是主要的風電、光伏、煤電、水電的能源基地，適宜通過建設電化學儲能電站，配合特高壓輸電，將電送到東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。東南部、中東部和南部，火電廠密集，適宜抽水蓄能，配合高壓輸電網(wǎng)進行輸送。東部人口密集地區(qū)，適宜分布式光伏、低壓配電網(wǎng)配合車網(wǎng)互動來儲能和發(fā)電。未來，在新型儲能關鍵核心技術方面，我們還要加強大數(shù)據(jù)、云計算等電網(wǎng)智慧調(diào)控技術攻關；電解水和燃料電池的核心材料，高效氫氣制備、儲運、加注等關鍵技術也需要取得實質(zhì)性突破。
2022年3月21日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出，到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件。在這種情況下，預計會形成萬億級的車網(wǎng)互動的智慧能源的市場規(guī)模。
對于儲能市場未來的發(fā)展我有如下建議：第一，要明確主流儲能技術的戰(zhàn)略地位，儲能是實現(xiàn)碳中和的關鍵之一；第二，要明確儲能在新能源中的角色定位；第三，要加強儲能相關的關鍵技術研發(fā)；第四，建設車網(wǎng)互動V2X的基礎設施；第五，要健全多層次統(tǒng)一電力市場體系。我們最終的愿景就是迎接第三次能源革命和第四次工業(yè)革命，就是綠色化和智能化。
