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欧阳明高院士谈储能:储存“风光”,路在何方?

发布时间:2023-6-26     来源:央视财经    编辑:衡格格    审核:张经纬、王静

“十四五”降碳成为战略重点,能源革命、谋篇布局把握绿色发展机遇。风电光伏增长迅猛,弃风弃光困扰发展,究竟是何原因?牵一发而动全身,如何突破储能瓶颈,打通新能源最后一公里。欧阳明高院士指出,风电光伏技术很成熟,一个核心的问题就是储能。

1.新能源还不是“三好生”

大家知道,锂离电子电池的发明,使电动汽车发生了突飞猛进的变化,带动了可再生能源的大发展,新能源革命来了,前景无限地美好。但是很遗憾,当前新能源还当不了“三好生”。

什么叫“三好生”呢?就是既要供应安全,又要价格便宜,还要绿色环保,这就是我们经济学上的概念,所谓的“不可能三角”。就是说经济可行、绿色低碳、安全可靠,很难同时满足。比如说我们的煤炭,安全可靠吧 ,经济可行吧, 但是它绿色低碳不太好,而我们的新能源恰恰相反 ,绿色低碳 ,但是其他两个又不完全满足,这就是现在我们遇到的一个困境。

2.“靠天吃饭”,影响电网安全稳定

我们现在讲的新型电力学,它就是以风电和光伏为主体的电力系统,大家通常说风电光伏这个价格已经比煤电价格还低, 这个指的是发电的价格,实际上我们真正要用的时候,还会遇到一系列的问题。

比如说风电光伏,它是靠天吃饭,一会儿多,一会儿少,不可能24小时发,每天供需不平衡,整年也是不平衡的,区域是不平衡的。电网有一个原理:就是时时要平衡,它才能稳定。所谓稳定性问题,比如说负荷变大,发电的电功率不够,一般交流电的频率是50Hz,如果出现这个问题,交流电频率会下降。我们在发电侧,比方说燃气轮机、蒸汽轮机、它的锅炉的运行可能就不正常了;比方说变电站,它的变压器就有可能也运行不正常了,它会发热等。

那么这样一来,我们电网就会要断电了,它会引起我们电网的波动,频率的波动带来电网稳定性的丧失,就会导致停电的事故。美国的德州大停电同样也是因为频率下掉过于厉害,中国的湖南省在2020年冬季也遇到这个问题。那个时候,正好冬天比较冷,所以我们的电力负荷达到的历史新高,受到汛期光照极寒天气的影响,我们风电光伏发出来的电达不到预期。它的出力变小,而火电机组又装机不足,所以导致无法满负荷运作。好在我们中国各省区有国家电网系统,全国协同一致,抑制这个问题没导致大停电。

3.风电光伏发电成本低,但电价却不便宜

还有我们电网的稳定性,需要附加的调频、调压、调峰等,也需要付出成本。还有电网由于波峰波谷特别大,那么我们要按照波峰最大功力来设计电网的话,那我们成本也要增加。

因为不平衡,我们就要给他配套一些东西来补偿它。它没有的时候,我们就得顶上去,所以这三部分成本,我们就叫上消纳成本,我们这个风电光伏发电的成本是可以平价上网,但是并不等于平价利用,因为消纳成本会导致电价上升,如果加上这个成本,那么我们可再生能源比煤发电还是要高的。

德国是率先实现可再生能源的发电比例超过50%的国家,按道理风电光伏发电应该也是比较便宜。但是,他原先的那些火电厂、煤电厂、燃气轮机组都还要,并没有拆。因为这些机组作为灵活性调节正好是来做补偿这些风电光伏的波动和随机性 还有用来调频调峰,所以这些成本加上来之后,那么实际上总的电价是上升了,不是下降了。

4.储能是新能源革命的瓶颈

我们中国新能源的主要瓶颈不是风电光伏,风电光伏技术很成熟,我们光伏的效率在不断的提高,成本在不断的降低。因为我们光伏的原材料就是硅,这个不存在资源的问题,一个核心的问题就是储能, 我这里说的储能是广义的储能。那就是我们针对可再生能源的随机性和波动性,将富余的可再生能源它存起来。当可再生能源不足的时候,把这种能量通过时空变换,再把它补回去,这就叫储能技术。

我们光伏的产能极大,想增加产能非常简单,但是你大规模推广的时候,必须要配储能,全世界认同的新能源革命有五大之柱,第一项可再生能源转型,尤其是光伏风电;第二个就是集中式转向分布式,让每一栋建筑都变成发电厂、微型发电厂;第三条就是用氢气电池来储存间歇性能源;第四就是发展能源互联网技术。

还有一个就是电动汽车作为用能、储能回馈能源的终端,我们可以储能为抓手来推动能源转型和新型电力系统发展。这是我们面向碳中和,中国新能源革命的一个重要的技术路径。

5.提升电池循环寿命,可以有效降成本

目前,中国随着电动汽车的普及,我们电池的产业规模越来越大。预计2025年,中国的电池产能会达到年产30亿千瓦时,要注意我们储能要的连3亿千瓦时都不要,所以我们储能所需要的电池的量跟电动汽车比大概差一个数,那就是1/10,对储能就够了。

同时我们从整个需求来看,实际上我们2025年从电动车的角度,也就是10亿千瓦时就够了。我们总的产能规模现在占了全球70%,是全球最大规模的,而且我们的质量也是位居前列的。

所以随着我们规模的上升,我们的车用动力电池的成本也将会不断的下降,寿命也会不断的提升。比如说我们现在的储能电池循环寿命大概是在5000次到8000次,我们五年之后,我相信超过循环寿命1万次是非常容易的,未来循环寿命可能会到15000次也是完全做得到的。所以随着寿命的上升,其实对于单次储能的成本当然也是下降的 。

6.制造锂离子电池的资源有充分保障

当然大家会担心一个问题:这个材料够吗?最近碳酸锂不是价格猛涨,涨了十倍, 从过去的4万多涨到了40多万。这个问题实际上是一个由于近期产能大规模上升,所以导致的一个近期的波动,并不代表长期的趋势。

从资源的角度看,我们资源是足够的,而且我们新发现的资源还在不断地提升。2020年相比2015年,我们可采资源的探明储量提升了四倍,下面还会继续提升。如果按照目前的资源,我们可以做多少电池呢?我们可以做2270亿千瓦时的电池,如果做电动车,一辆车100度电,我们也可以做22亿辆,这是足够的,我们其实总体看资源是有保障的。当然供应的安全、偶尔的波动也是我们需要关注的问题,这是国家将来的材料安全必须采取措施的地方。

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