儲能未來的技術發展路徑

文 | 陳永翀

作者系中國科學院電工研究所儲能技術研究組組長，中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會副秘書長

儲能春天已來臨，但產業蓬勃發展的夏季遠未到來，技術上還有待顛覆性的創新和突破。預計在下一個十年，電化學儲能技術將會有顛覆性發展。

我雖然從事儲能研究多年，但還是儲能行業的新兵，因為直到去年中國的儲能產業才算是真正地起步發展。無論是技術開發，還是產業應用，未來還有許多需要我學習和思考的地方。

2017年是中國儲能元年，《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》的出臺，標志著儲能春天的來臨。儲能項目尤其是電池儲能項目，在發電側、電網側、用戶側、微電網、通信儲能、應急電源等領域，正如雨后春筍般地快速涌現，中國儲能的春天已經到來。

“可再生能源+儲能”是必然選擇

回顧過去的十年，中國儲能產業的起步發展與光伏、風力發電成本的快速下降以及新能源的快速發展密切相關。

2017年，中國的光伏和風力發電量占比已經達到8.0%，成為僅次于煤電（64.5%）和水電（18.6%）的第三大電力來源，其中光伏發電累計裝機達到130GW，風力發電累計并網裝機容量164GW。而在十年前，光伏和風電一共才有不到0.8%的占比量。在過去十年里，光伏發電和風力發電的度電成本也分別下降了90%和70%，已經快要接近平價上網的水平。

可再生能源發電的間隙性和易變性，以及滲透率的不斷提高，對現有電網系統的正常運行和調度提出了嚴峻的挑戰。近年來，為了盡可能利用更多的可再生能源和提高電網運行的可靠性和效率，各種儲能技術研究及工程示范項目得以快速發展。

截止到2017年底，全球累計投運儲能項目175.7GW，中國投運儲能項目32.8GW，其中，絕大多數（＞95%）都是抽水蓄能項目，但電化學儲能已成為發展最快、最受關注的儲能技術方向。盡管目前的儲能成本還是偏高，但大家已經達成共識：“可再生能源+儲能”是新能源發展的必然選擇。

在過去的十年里，中國儲能產業的起步發展離不開一大批儲能行業人士的勤奮耕耘：通過技術進步降低儲能成本，通過示范應用展現儲能優勢，發現問題并積累經驗，通過行業協會和媒體的呼吁報道，推動了行業企業與政府部門的信息溝通與交流。通過各方面的努力，儲能產業逐漸為大家熟悉和接受，并在最近開啟了萌芽發展、遍地開花的局面。

“潔能+儲能+智能”是能源互聯網的發展方向，未來清潔能源和智慧能源的發展離不開儲能的環節。

國家已經提出到2020年陸上風電在發電側平價上網，光伏發電在用戶側平價上網的目標。另一方面，我國能源結構也面臨三個突出問題亟待解決：華北東北地區的霧霾問題、東南局部地區的尖峰負荷電力短缺問題和西北地區的棄風棄光問題。

儲能對于上述問題的解決都能夠有所作為，在下一個十年儲能將從起步階段逐步過渡到快速發展階段，具體表現有以下五點：

第一，以削峰填谷為主要目的的抽水蓄能電站將得到全面建設；

第二，電網側電化學儲能項目規模總量將有可能達到10～30GW；

第三，新能源發電側將開展部分重點儲能示范項目的建設；

第四，助力清潔能源供暖的儲熱項目在北方地區會有重要發展；

第五，與綜合能源服務相結合的分布式儲能項目將在東南地區得到快速發展。

在這里，我也呼吁國家相關部門應從我國能源結構的特點進行長遠規劃，在一次能源豐富地區引導發展高能耗低污染的制造產業和數據產業，從戰略方向上盡量平衡各個地區的經濟落差，這在某種程度上也會減輕儲能產業發展面臨的資源壓力。

蓬勃發展的技術密鑰

儲能的春天已經來臨，但產業蓬勃發展的夏季還遠未到來。各類儲能技術已經開展商業或示范應用，在應用中展現了儲能的優勢，也逐漸暴露了一些問題，尤其是電化學儲能技術。距離“低成本、長壽命、高安全、易回收”的發展目標還有相當的差距，有待技術的顛覆性創新和突破。

現有儲能用鋰電池是由手機電池等微小型電池漸進式發展而來，除了將電池體積變大以外，還沒有脫離小型電池粘接涂布薄膜電極結構的核心設計思路，這給大型儲能用鋰電池的一致性設計造成了根本性的難題。

另外，電池制造成本居高不下，使用存在安全隱患，電池報廢后的回收處理也非常困難。因此，有必要徹底脫離原有小型電池的設計思路，開發顛覆性的大型儲能電池結構技術，包括適用于容量型儲能的超厚漿料電極技術和功率型儲能的超高壓結構技術，在此基礎上創新開發低成本的制造技術、安全延壽的修復技術和綠色環保的回收技術，以滿足不同儲能應用場景的需求，支撐儲能產業的創新突破發展。

因此，預計在下一個十年，電化學儲能技術將會有顛覆性發展。已有電化學儲能示范項目在實際工況下的安全問題和壽命問題也會逐漸顯露，其中部分技術路線將被迫放棄，一些基于儲能應用場景需求進行全新設計開發的電化學儲能技術和綜合儲能技術將會得到示范推廣和商業應用。

對于儲能行業而言，哪些儲能公司能在接下來的十年中脫穎而出呢？我認為以下四類公司值得關注：技術可靠，具有國際化視野的儲能產品或生產裝備出口供應商；技術路線獨樹一幟，在成本方面有明顯競爭優勢的儲能產品供應商；掌握核心應用技術，與保險公司合作提供儲能租賃服務的儲能運維服務商；電網公司下屬的儲能系統公司。

政策制定方面，有必要借鑒我國光伏產業和新能源汽車產業的發展經驗，以及同時期國際儲能產業政策的制定情況，相對穩健地推進我國儲能產業的發展。期待儲能政策機制在電力體制改革的框架里面能夠得到有遠見的表達，并與地方能源結構特點結合，因地制宜，獲得全面推動。

儲能從促進可再生能源消納到降低可再生能源利用成本，任重道遠。