中新經緯6月22日電 題：發展新能源亟須建設儲能市場
(資料圖)
作者 歐陽明高 中國科學院院士、清華大學教授
鋰離電子電池的發明使電動汽車發生突飛猛進的變化，帶動可再生能源大發展，帶來新能源革命。但當前新能源還當不了“三好生”，即不能同時實現供應安全、價格便宜、綠色環保。這是經濟學上所謂的“不可能三角”，也是當前我們遇到的困境之一。
比如，新型電力系統是以風電和光伏為主體的電力系統，雖然實現了發電價格下降，成本較低，但是平價上網并不等于平價利用，因為實際利用過程中存在一些不平衡的問題，導致電網穩定性不足，需要附加的調頻、調壓、調峰等，須付出消納成本。
德國是率先實現可再生能源發電比例超過50%的國家，風電光伏發電比較便宜。但其原有的火電廠、煤電廠、燃氣輪機組并沒有拆，而是將這些機組用于靈活性調節，以補償風電光伏波動性、隨機性和調頻調峰。
儲能是新能源革命的瓶頸
全世界認同的新能源革命有五大之柱：一是可再生能源轉型，尤其是光伏風電；二是集中式轉向分布式，讓每一棟建筑都變成發電廠，尤其是微型發電廠；三是用氫氣電池儲存間歇性能源；四是發展能源互聯網技術；五是電動汽車作為用能、儲能、回饋能源的終端。
中國新能源發展過程中，風電光伏技術很成熟，效率不斷提高，成本不斷降低，而核心問題在于儲能。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存起來，當能源不足的時候，把這種能量通過時空變換補回去。因此，中國光伏產能極大，增加產能比較容易，但大規模推廣必須要配儲能技術。
因此，我們可以儲能為抓手，推動能源轉型和新型電力系統發展。這是中國面向碳中和實現新能源革命的一個重要技術路徑。
電池成本將不斷下降
目前，隨著電動汽車的普及，中國電池產業規模越來越大。
我們預計，2025年中國電池產能會達到年產30億千瓦時。屆時，儲能僅需3億千瓦時，所以儲能所需要的電池量跟電動汽車比，相差一個數量級，僅為其1/10。且從電動車需求來看，10億千瓦時就夠用了。因此，中國總產能規模已經占了全球約70%，質量也居于前列。隨著規模進一步上升，車用動力電池成本將會不斷下降，壽命也會不斷提升，單次儲能成本也將下降。
產業規模擴大的同時，大家擔心的問題是材料夠嗎？以及原材料價格漲價的問題。最近一年內，碳酸鋰價格猛漲10倍。但這是產能大規模上升導致的，是短期波動。長期來看資源是夠的，且新發現的資源還在不斷提升。不過，當前短期波動下材料供給安全值得注意，需要國家采取相關措施予以對沖。
以技術創新和安全規范嚴防電池事故
實現大規模產業化的前提，是要以技術創新和安全規范嚴防電池事故。鋰離子電池是很好的儲能裝置，用途廣，性能優異，但容易出現熱安全事故，即出現電池熱失控。電池正常充放電要在零下二三十攝氏度到零上三五十攝氏度的溫度范圍內，在這個范圍外就容易出現風險，接近100攝氏度就會產生非正常的副反應。
而對于集中式儲能電站而言，電池容量規模非常大，一般都在1萬度電以上，因此，要以更好的技術和更完善的技術保障體系防止其出現事故。
儲能電站的應用安全性主要有三條解決途徑，一是主動監測使用過程中各種誘因并通過預警等方式進行發現，完善主動安全技術；二是從本質上提高電池本身的安全性，從電池正負極材料的選擇、電解液的選擇、隔膜的選擇以及整個設計制造過程予以保證；三是防止本質安全出問題后的蔓延和傳染，保證整個系統不出現問題，要靠隔熱、散熱、消防等手段來解決，即完善被動安全技術。
讓電動汽車能變成電網的充電寶
目前，我們在探索用車給電網充電，把車變成電網的充電寶，實現車網V2G(Vehicle to grid)雙向互動。未來還可以拓展到車跟車充電，車跟房子、車跟建筑、車跟微網都可以互動，靈活性非常大，用戶也可以有收益，還可以創造很多就業機會。
比如，大家將車聚合起來合辦公司，政府可以參與后臺建設，國家電網也會參與調動，大家都有收益。且電動汽車儲能與固定式儲能電站相比，有著成本低、風險低的優勢，當然，技術難度有所提高。
根據當前電動車情況來看，電池壽命富余，且90%的時間車都是停著的，所以在這90%時間里可以用來進行車網互動賺取收益。
我們預計，2040年中國大概會有3億輛電動車，如果每輛車平均是65度電，3億輛車可以裝200億度電，這與當前全國每天的用電量相當，也就是說，車上電池能裝的電夠全國用一天。當然，我們并不能把所有電池用于發電，但一半應該可以，100億度已是現有儲能的幾十倍了。
另外，從調節功率來看，如果每個充電樁有15千瓦，屆時總共會有30億千瓦，將占到2040年非化石能源裝機的一半。
關鍵問題在于如何將電動汽車接入電網，使其聚合起來。當前國家標準、規范都有，參與能量互動已經具備良好的電網硬件基礎和設計方法，只需要將充電樁由單向變成雙向，并且進行軟件升級。
我們預計，2030年之前儲能電站還將作為主體，總量上一定會比車網互動要多；2030年以后，隨著電動車數量極大增加，新基建經過長足發展，用戶側儲能將占有很大比例，逐步在總量上超過儲能電站。
且車網互動發展過程中，電池技術也將不斷創新。隨著成本降低和便捷性提升，純電動轎車未來依然是新能源轎車的主體。我相信，今后電動汽車充電會越來越方便，比加油還方便；至于電池壽命和續航里程也不再是問題。因此，燃料電池轎車要想取代是有難度的。
電池和氫能互補將形成主流儲能方式
當然，燃料電池雖然在轎車上不一定是最好選擇，并不等于其他方面也不行。將來遠洋貨輪一定是用氫的，飛機也會用氫燃料，重型卡車、無人機等都是氫能的重要應用領域。
我們看氫能，以前都局限在交通；事實上，氫能是一個更大的概念，氫能交通只是氫能的先導，燃料電池轎車只是氫能交通的先驅，氫能戰略是一個大戰略，氫儲能也是一種非常重要的長周期、大規模儲能方式。
儲能發展的關鍵在于成本，這方面氫經濟性較弱。比如電直接就儲了，而氫還要電解水制成氫，效率大打折扣。值得注意的是，氫能在內的可再生能源講究的是全鏈條經濟性，包括制備、儲運、運輸、加充、使用等全鏈條。且雖然發電生產成本低，但儲電成本則較儲氫較高；電池有自放電，也不能大規模儲能。因此，在電池不適合的一些領域，氫能就有了優勢。
總體而言，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儲能方式，電池和氫能正好互補，形成一個主流的儲能方式。其他各種儲能方式將會與之配合互補，形成總的儲能生態。
建立集能源互聯網的全國虛擬電廠
未來，隨著儲能市場不斷發展形成閉環，中國電力和儲能市場會出現新業態，即人人都是能源消費者，也是能源生產者。
比如，用電動汽車儲能，充電時花錢，放電時可以賺錢，花錢的時候用低價電，賣電時高價賣電以賺取收益，這就是未來的能源生態圈。在具體運營模式方面，要建立從上自下的運營體系，電網公司以調度來下達指令；很多個聚合商響應指令進行聚合；物業綜合體負責取電售電，形成各個車主分成的網絡。
這相當于開一個炒電的股市或期貨市場，每一個車主都是散戶，散戶開戶后聚合商來撮合供需，入市交易就跟買賣股票一樣，逢低買、逢高賣，買就是充電，賣就是放電。這樣建立一個集能源互聯網的全國虛擬電廠，相當于一個聚沙成塔的過程。
分布式電力交易會完全以市場化方式進行實時交易，未來，就會形成萬億級的車網互動的智慧能源市場。
推動這個儲能市場的建設，首先，要明確主流儲能技術的戰略地位——儲能是實現碳中和的關鍵之一；其次，要明確儲能在新能源中的角色定位；再次，要加強儲能相關關鍵技術研發；然后，建設車網互動V2X的基礎設施；最后，要健全多層次統一電力市場體系。
讓我們一起迎接第三次能源革命和第四次工業革命的到來，實現綠色化和智能化的最終愿景。(本文根據歐陽明高在《中國經濟大講堂》講座內容整理而成。)(中新經緯APP)
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