【深度】储能是解决光伏消纳问题的希望吗？

随着我国西北部地区弃风、弃光的加剧，储能被寄予厚望。6月7日，国家能源局出台了《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》（国能监管[2016]164号），提出建设用储能进行“电力系统调峰调频，促进可再生能源电力消纳”的试点。

　　与其被弃掉，把电量存起来将来卖钱，总是有收益的。然而，现阶段用储能解决消纳问题真的划算吗？先来看一下储能的形式。

　　一、储能形式的分类

　　二、各种储能形式的特点

　　1、机械储能

　　1）抽水蓄能

　　2）飞轮储能

　　3）压缩空气储能

　　2、电化学储能

　　1）铅酸蓄电池

　　铅蓄电池应用历史最悠久，价格便宜，应用最广泛；但其缺点是功率密度和能量密度低，使用寿命短、存在严重的酸液污染和铅污染。

　　铅蓄电池储能效率一般只有60%～80%。普通富液铅蓄电池，若采用两阶段恒流充电方法，后期充电效率不到10%。

　　铅已被列入六种有害物质限制范围。从环境保护的角度考虑，铅酸储能电池将逐步被绿色高效新型蓄电池替代，最终退出市场将是必然趋势，但在较长时期内，仍将是常规储能应用蓄电池的主力产品。

　　2）锂离子电池

　　锂离子电池的显著优势是绿色无污染、高性能、长寿命、高效率， 已成为新型蓄电池发展的趋势。依据正极材料不同，锂离子蓄电池可分为多种体系，当前技术比较成熟的是

　　锰酸锂蓄电池、磷酸亚铁锂蓄电池、钴酸锂蓄电池等。

　　目前，锂离子蓄电池的能量密度是铅酸蓄电池的3～4倍，使用寿命是铅蓄电池的4～6倍。虽然当前的制造成本仍高于铅酸蓄电池，但从全生生命周期内经济性考虑，锂离子蓄电池已经显著优于铅酸蓄电池。

　　然而，锂离子蓄电池成组应用技术、系统集成技术和产品研究仍不能满足使用要求；且锂离子蓄电池成组后，安全性大幅下降，使用寿命大幅缩短，甚至存在发生蓄电池燃烧、爆炸等恶性事故的危险。

　　3）钠硫电池

　　钠硫电池是以钠作为阳极，硫作为阴极,Beta－氧化钼陶瓷为隔膜和电解质双重作用制成的电池。

　　其特点是比能量高、重量轻；功率密度高，可大电流放电；使用寿命可达到10～15年；理论比能量高达760Wh/kg；没有自放电现象；可以完全放电。

　　4）液流电池

　　液流电池是一种结构与传统蓄电池完全不同的电化学储能装置， 其特点是以各自单独循环的电解液为正极和负极。按正极和负极使用的电解液不同，分为全钒液流电池、钒溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池等多个体系。

　　液流电池的特点是:

　　额定功率与容量没有关系，容量大小仅与作为正极和负极的电解液储存量的多少及电解液的浓度有关。

　　可以通过增加电解液的储存量和提高电解液的浓度，增加电池的容量，为制造超大容量电池提供了条件。

　　具有电化学极化小，可100%深度放电、储存寿命长的特点。

　　3、电磁储能

　　三、储能的经济性评价

　　杨裕生教授很久之前便提出了储能装置的“经济效益指数”，用于衡量储能的经济性。其计算公式如下

　　其中

　　存储的电能的进价为Rin、出价为Rout，能量转换效率为η

　　1kWh的初始投资为C，运行成本为C0，储能装置的充放电深度为DOD，寿命为L年

　　则储能项目的利润率P=（YCC-1）×100%

　　从上表来看，目前储能项目在没有补贴的情况下，无法实现盈利。

　　以一个具体的案例进行说明

　　性能优良的铅酸电池1MWh，按照以下条件考虑

　　1）电池初始投资1元/Wh、维护成本0.05元/kWh。

　　2）放电深度70%、充放电1500次、充放电效率80%。

　　假设弃掉的风、光电量成本为0元/kWh，则

　　考虑到风、光项目发电毕竟需要设备维护，风、光项目的度电成本为0.2元/kWh考虑，则放出每度电成本为1.49元/kWh。而目前我国最高的工商业电价，在尖峰时刻，也就能达到1.4元/kWh左右。因此，就目前的情况而言，在没有补贴的情况下，用储能解决风、光限电问题是不具备经济可行性的。