分布式儲能的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢*

陳海生　劉　暢　齊智平　中國科學(xué)院工程熱物理研究所　北京　0090　中國科學(xué)院電工研究所　北京　0090

分布式儲能的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢*

陳海生1劉暢1齊智平2
1中國科學(xué)院工程熱物理研究所北京100190
2中國科學(xué)院電工研究所北京100190

儲能技術(shù)是解決可再生能源間歇性和不穩(wěn)定性、提高常規(guī)電力系統(tǒng)和區(qū)域能源系統(tǒng)效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性的迫切需要，是發(fā)展“安全、高效、低碳”的能源技術(shù)、占領(lǐng)能源技術(shù)制高點(diǎn)的“戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域”，儲能在分布式可再生能源應(yīng)用與智能微網(wǎng)領(lǐng)域具有重大的戰(zhàn)略需求、重要的研究價值和巨大的發(fā)展?jié)摿?。文章分析了分布式儲能技術(shù)現(xiàn)狀、技術(shù)創(chuàng)新及其發(fā)展對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的帶動，并結(jié)合分布式儲能的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)給出了發(fā)展儲能技術(shù)的政策建議。

儲能，分布式可再生能源，智能微網(wǎng)

1　儲能技術(shù)的戰(zhàn)略意義

我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量均已居世界前列，且持續(xù)增長［1］；同時，我國已向國際社會莊嚴(yán)承諾，2020 年非化石能源比重達(dá)到 15%，單位 GDP 的 CO2排放量比 2005 年降低 40%—45%［2］。既保障經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中的能源安全，同時又兌現(xiàn)溫室氣體減排的國際承諾，是我國能源發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務(wù)。但我國在能源供給和利用上還存在結(jié)構(gòu)不合理、利用效率不高、可再生能源開發(fā)利用比例低、能源安全利用水平有待進(jìn)一步提高等問題，發(fā)展“安全、高效、低碳”的能源技術(shù)勢在必行［2］。

儲能是指通過介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲起來，在需要時再釋放出來的過程［3］。它是解決可再生能源間歇性和不穩(wěn)定性、提高常規(guī)電力系統(tǒng)和區(qū)域能源系統(tǒng)效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性的迫切需要，是發(fā)展“安全、高效、低碳”的能源技術(shù)、占領(lǐng)能源技術(shù)制高點(diǎn)的“戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域”［4，5］，對于保障電網(wǎng)安全、提高可再生能源比例、提高能源利用效率、實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展均具有重大的戰(zhàn)略意義。

儲能是實(shí)現(xiàn)分布式可再生能源應(yīng)用的重要技術(shù)。利用儲能可以實(shí)現(xiàn)可再生能源平滑波動、跟蹤調(diào)度輸出、調(diào)峰調(diào)頻等，使可再生能源發(fā)電穩(wěn)定可控輸出，滿足可再生能源電力的大規(guī)模接入并網(wǎng)的要求。儲能是實(shí)現(xiàn)分布式可再生能源大規(guī)模接入的必然選擇［7-9］。儲能也是智能微網(wǎng)的重要技術(shù)。智能微網(wǎng)的規(guī)模比大電網(wǎng)小，因此負(fù)荷波動率和故障率相對較高，分布式儲能是提高其供電可靠性、提高電能質(zhì)量、負(fù)荷平衡和應(yīng)急電源等的必備關(guān)鍵技術(shù)［7-9］。儲能技術(shù)在分布式可再生能源應(yīng)用與智能微網(wǎng)領(lǐng)域具有重大的戰(zhàn)略需求、重要的研究價值和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2　分布式儲能（儲電和儲熱）技術(shù)現(xiàn)狀

儲能的技術(shù)類型有多種，適于可再生能源發(fā)電和智能微電網(wǎng)的電力儲能技術(shù)包括：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池、超級電容器、飛輪儲能、超導(dǎo)儲能等。近年來，隨著可再生能源發(fā)電和智能電網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用的快速發(fā)展，電力儲能技術(shù)及其應(yīng)用也得到了快速發(fā)展。就當(dāng)前各類電力儲能技術(shù)的發(fā)展水平而言，總體上講，面臨兩方面的問題：成本高和技術(shù)不夠成熟。因此，除了抽水蓄能，其他電力儲能技術(shù)還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。在分布式可再生能源應(yīng)用中，儲熱技術(shù)可以用于太陽能熱儲存、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電余熱儲存、電力調(diào)峰熱儲存等，通過儲熱實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用，從而提高能源利用效率。根據(jù)儲熱原理可以把儲熱技術(shù)分為顯熱儲熱、潛熱儲熱和化學(xué)儲熱三大類。

就現(xiàn)存的各種儲能技術(shù)而言，很難說哪種儲能技術(shù)最好，每種儲能技術(shù)都有它的優(yōu)勢和不足，因此，各種儲能技術(shù)各有其適用場合，當(dāng)多種儲能技術(shù)在電網(wǎng)中互補(bǔ)應(yīng)用時，它們的潛力可以得到充分發(fā)揮，是更加理想的應(yīng)用方式，也是解決電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、可再生能源發(fā)電大量接入、電網(wǎng)安全穩(wěn)定和電能質(zhì)量等問題的有效技術(shù)路徑。隨著能源、環(huán)境問題的日益突出，可再生能源發(fā)電接入電網(wǎng)的比例會越來越高，儲能技術(shù)將在電網(wǎng)中、用戶端、風(fēng)電場、光伏電站等場合發(fā)揮重要的或者不可替代的作用，這將成為儲能發(fā)展應(yīng)用的新機(jī)遇。

近年來，世界各國都很重視對儲能領(lǐng)域的投資，截至 2014 年 8 月5日，全球累計實(shí)施儲能項目1 000 個，主要集中在北美、東亞和西歐等地區(qū)，設(shè)計裝機(jī)容量達(dá)到 184 170 兆瓦。目前已有 60 個國家實(shí)施了儲能項目，儲能項目數(shù)量排名前10位的國家及其主要技術(shù)類型如圖 1 所示。其中美國擁有的儲能項目最多，項目類型涉及鋰離子電池、抽水蓄能、鉛酸電池、液流電池、飛輪儲能、壓縮空氣儲能、超級電容器等技術(shù)。中國實(shí)施項目數(shù)量排名第 2，主要是鋰離子電池和抽水蓄能技術(shù)的應(yīng)用。

圖1　主要儲能項目類型及國家分布

美國擁有全球近一半的儲能示范項目，2013 年投運(yùn)了幾個裝機(jī)規(guī)模較大的項目，如 AES（美國愛依斯電力公司）位于 Dayton 市的 40 兆瓦調(diào)頻項目、毛伊島 10 兆瓦風(fēng)電場項目等，使其全球裝機(jī)規(guī)模首次超越日本，位居第1。歐洲近幾年計劃大力推動可再生能源發(fā)電，德國、英國、法國、西班牙等國相繼在 2013 年開展了若干項目，涉及輸配、智能城市、海島微網(wǎng)等領(lǐng)域，特別是德國目前已有 30 兆瓦的儲能項目獲得補(bǔ)貼。日本儲能項目裝機(jī)容量僅次于美國，僅 NGK 公司的裝機(jī)量就超過了300 兆瓦。

中國儲能項目近兩年發(fā)展較快，分別在可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電和微網(wǎng)以及電動汽車等領(lǐng)域部署了一些儲能項目。從應(yīng)用上看，按裝機(jī)容量分，儲能在可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域的比例最高，占 51%，電力輸配、分布式發(fā)電及微網(wǎng)和輔助服務(wù)也是應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域，分別占比 19%、8% 和 16%。隨著越來越多的示范項目在中國運(yùn)行，預(yù)計到 2020 年，中國儲能市場規(guī)模將達(dá)到約 136.97吉瓦，占 2020 年全國發(fā)電總裝機(jī)量 1 800 吉瓦的 7.6%。

儲能技術(shù)在分布式可再生能源接入與智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域仍具有一定的挑戰(zhàn)。從技術(shù)角度來看，關(guān)鍵材料、制造工藝、能量轉(zhuǎn)化效率是各種儲能技術(shù)面臨的共同挑戰(zhàn)，在規(guī)?；瘧?yīng)用中還需進(jìn)一步解決穩(wěn)定、可靠、耐久性問題。一些影響儲能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的重大技術(shù)瓶頸還有待解決。抽水蓄能技術(shù)進(jìn)一步的攻關(guān)重點(diǎn)在于大型抽水蓄能電站選址技術(shù)、高壩工程技術(shù)、高水頭大容量水泵水輪機(jī)、新型發(fā)電機(jī)技術(shù)、智能調(diào)度與運(yùn)行控制技術(shù)等。壓縮空氣儲能技術(shù)的進(jìn)一步攻關(guān)重點(diǎn)在于高溫儲熱技術(shù)、新一代液化空氣儲能技術(shù)、超臨界壓縮空氣儲能技術(shù)等。飛輪儲能的技術(shù)攻關(guān)重點(diǎn)在于高強(qiáng)度復(fù)合材料技術(shù)、高速低損耗軸承技術(shù)、高速高效發(fā)電/電動機(jī)技術(shù)、飛輪儲能并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)技術(shù)、真空技術(shù)等。化學(xué)電池儲能中關(guān)鍵材料制備與批量化和規(guī)?；柽M(jìn)一步取得突破，包括：電解液、離子交換膜、電極、模塊封裝、密封等。超級電容器高性能材料和大功率模塊化技術(shù)以及超導(dǎo)儲能中新型超導(dǎo)材料、液氮與 200K 溫區(qū)超導(dǎo)帶材技術(shù)、超導(dǎo)限流-儲能系統(tǒng)等裝備技術(shù)均尚需進(jìn)一步突破。儲熱技術(shù)中低品位熱能的儲存和利用比較成熟，如儲熱供暖、熱水供應(yīng)以及冰儲冷制冷等，高品位儲熱以及高效余熱回收利用是今后的發(fā)展方向。中高溫儲熱技術(shù)和深冷儲冷技術(shù)在可再生能源發(fā)電和節(jié)能中具有巨大應(yīng)用需求，目前這些技術(shù)還存在儲熱材料與儲熱器的相容性問題、儲熱器的優(yōu)化傳熱問題、成本及安全性問題等。研究開發(fā)新型寬溫域儲熱材料、新型高效儲熱裝置和儲熱系統(tǒng)的優(yōu)化配置與管理是解決這些問題的關(guān)鍵。

圖2　各種儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域分析

圖3　各種大容量電力儲能技術(shù)的能量密度比較

圖4　各種儲能技術(shù)的效率和循環(huán)壽命分析

電力儲能技術(shù)用于大容量儲能場合，具有各自的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特性，適用于不同的應(yīng)用場合。圖 2—5 是美國儲能技術(shù)協(xié)會給出的對各種儲能技術(shù)從適用性、能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、成本等方面的比較分析。

儲熱技術(shù)類型較多，可按照儲熱溫度大致分成三類：中高溫儲熱技術(shù)、低溫儲熱技術(shù)和深冷儲熱技術(shù)，各類儲熱技術(shù)性能如表 1 所示。

低溫儲熱技術(shù)相對比較成熟，但能源轉(zhuǎn)換效率一般較低。高溫儲熱技術(shù)有利于提高能源綜合利用效率，但還存在一些技術(shù)瓶頸問題，如熱交換器等。近年來，國內(nèi)外對土壤源儲熱技術(shù)開展了大量的研究，太陽能-土壤源熱泵系統(tǒng)是其中的一種典型應(yīng)用，太陽能地下存儲技術(shù)被認(rèn)為是跨季節(jié)儲熱的最佳方案之一。國內(nèi)外在相關(guān)理論和應(yīng)用方面都有了較大的進(jìn)展。

圖5　各種儲能技術(shù)的成本分析

3　分布式儲能的技術(shù)創(chuàng)新

在能源系統(tǒng)中應(yīng)用儲能，可以帶來多方面的效益，如提高能源的利用效率，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性和電能質(zhì)量，有效提高可再生能源接入電網(wǎng)的比例等，儲能在未來智能電網(wǎng)中將發(fā)揮重要作用。然而，目前大多數(shù)儲能技術(shù)還存在技術(shù)、成本、環(huán)境、地理條件等制約，大規(guī)模應(yīng)用儲能還有一定困難。采用智能化的系統(tǒng)管理與控制，優(yōu)化儲能系統(tǒng)配置，對于建立可行的儲能的優(yōu)化解決方案十分重要。

3.1能量型和功率型儲能的互補(bǔ)應(yīng)用

電力儲能的應(yīng)用分為兩種典型形式：能量和功率的支撐。功率支撐是指短時間內(nèi)高功率輸出（秒到分鐘級）；能量支撐是指長時間內(nèi)以小于或接近額定功率輸出（分鐘到幾小時）。就現(xiàn)有儲能技術(shù)而言，通常，能量型儲能裝置的單位功率成本相對較高，而功率型儲能裝置的單位能量成本相對較高。在分布式儲能應(yīng)用中，一般儲能需提供多種服務(wù)，采用多種能量型和功率型儲能裝置互補(bǔ)應(yīng)用，可以提高儲能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，獲得較高的投資效益。如將超級電容器與蓄電池互補(bǔ)可以形成具有高功率和高儲能容量的復(fù)合儲能系統(tǒng)，這種復(fù)合儲能系統(tǒng)的儲能規(guī)?？梢苑植荚谇咧翑?shù)十兆瓦等級，由于所用的儲能技術(shù)成熟可靠，很可能會在許多場合得到率先應(yīng)用。不過，要實(shí)現(xiàn)二者的有效結(jié)合，需要在儲能類型選擇、容量配置與協(xié)調(diào)控制等方面加強(qiáng)研究。

表1　各類儲熱技術(shù)性能

3.2基于熱電聯(lián)供系統(tǒng)儲熱支撐可再生能源集成

在熱電聯(lián)供系統(tǒng)中，應(yīng)用儲熱可以實(shí)現(xiàn)供電和供熱的解耦，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性。此外，儲電和儲熱還可以實(shí)現(xiàn)對電力市場的更高參與度。在區(qū)域供熱的情況下，儲熱是把熱水儲存在罐子里。常壓下，熱水的溫度在 95oC—98oC 之間，在壓力罐中熱水一般穩(wěn)定在120oC—130oC，這種罐子一般在100 立方米—5 000 立方米，相應(yīng)的儲熱能力是每個負(fù)載循環(huán) 10 兆瓦時—2 吉瓦時。常壓儲熱相對成本較低，而壓力儲熱的單位體積可以提高 30%—40% 的儲熱量?，F(xiàn)今儲熱設(shè)施的運(yùn)行策略是減少峰值負(fù)荷的運(yùn)行，避免重復(fù)加熱。此外，在有熱網(wǎng)的情況下，采用熱電聯(lián)供可以降低供熱的價格。

3.3基于電動汽車電池的分布式儲能（V2G）

電動車的大規(guī)模推廣應(yīng)用可以緩解石油供給緊張、減少碳排放、改善城市環(huán)境，而間歇性可再生能源電源并網(wǎng)又使人們對其作為移動儲能裝置充滿期待。插電式電動車和混合動力車的快速發(fā)展將給供電端的儲能提供新的解決方案。不管是用戶自己還是通過中間運(yùn)營商，電動車車載電池可以作為分布式電源或者可調(diào)度負(fù)荷，通過調(diào)度，合理有序充放電，參與系統(tǒng)調(diào)峰等輔助服務(wù)，這就是目前研究熱點(diǎn)之一——車輛入電網(wǎng)技術(shù)（Vehicle-to-Grid，V 2G）。在峰谷時給電動汽車電池充電，這一方面可以減少峰谷時的儲能需求；另一方面，電動汽車電池可以提供供電端儲能的多種服務(wù)（圖6）。這是電動汽車充電的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，不僅獲得低電價的充電，還能從為電網(wǎng)提高儲能的服務(wù)中獲利。

圖6　丹麥EDISON項目中VPP結(jié)構(gòu)

3.4基于儲能的虛擬電廠

隨著分布式可再生能源和智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，分布式電源（DG）將大量應(yīng)用。由于 DG 存在容量小、數(shù)量多、分布不均衡、單機(jī)接入成本高、對系統(tǒng)操作員常不可見乃至管理困難等問題，大量 DG 的接入將給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來許多技術(shù)難題，如潮流改變、線路阻塞、電壓閃變、諧波影響等。另外，目前“安裝即忘記”的操作方式以及電力市場容量的限制也阻礙了 DG 的大規(guī)模并網(wǎng)?！拔⒕W(wǎng)”和“主動配電網(wǎng)”在一定程度上為上述問題提供了解決方案。但“微網(wǎng)”以用戶側(cè) DG 就地應(yīng)用為主要控制目標(biāo)，受到地理區(qū)域的限制，對多區(qū)域、大規(guī)模 DG 的有效利用及在電力市場中的規(guī)?；б?，具有一定局限性?！爸鲃优潆娋W(wǎng)”在更大范圍內(nèi)考慮 DG 的作用，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)實(shí)施主動管理，但對 DG 能夠呈現(xiàn)給大電網(wǎng)及電力市場的效益考慮不足?！疤摂M電廠”通過先進(jìn)的控制、計量、通信等技術(shù)聚合配電網(wǎng)中一定區(qū)域內(nèi)的 DG、儲能裝置、可控負(fù)荷（如電動汽車等），使其優(yōu)化協(xié)調(diào)運(yùn)行，使資源的配置和利用更加合理，作為一個特殊電廠參與電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場（圖 7）［10］。

圖7　西門子公司的基于DER的虛擬電廠概念

由于“虛擬電廠”可實(shí)現(xiàn)電源側(cè) DG 發(fā)電、儲能充放電和可控負(fù)荷的優(yōu)化管理，可以達(dá)到減少儲能需求的目的。

3.5風(fēng)光-壓縮空氣儲能技術(shù)

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能和太陽能發(fā)電機(jī)組集成為一體的發(fā)電系統(tǒng)。利用風(fēng)能與太陽能的互補(bǔ)性，同時為了緩解波動性的風(fēng)光給電網(wǎng)造成的沖擊，現(xiàn)將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)同壓縮空氣儲能整合（圖8）。系統(tǒng)中太陽能集熱/蓄熱裝置采用拋物槽式太陽能集熱系統(tǒng)，蓄熱介質(zhì)采用導(dǎo)熱油，蓄熱溫度可達(dá) 500oC 左右。壓縮機(jī)采用級間冷卻結(jié)構(gòu)，利用風(fēng)電將空氣壓縮至80×105帕—200×105帕。高壓儲氣罐采用恒壓與恒容兩種結(jié)構(gòu)。圖 8中太陽能和壓縮空氣儲能系統(tǒng)中的壓縮熱，也可用于提供熱水或作為其他用途的熱源。

4　分布式儲能的發(fā)展及其對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的帶動

近年來，分布式發(fā)電得到了快速發(fā)展，截至 2012 年5 月，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)的 35 千伏及以下分布式發(fā)電項目共有 9 776 個，裝機(jī)容量 3 384 萬千瓦，占全國總裝機(jī)容量的 3.5%，按照國家能源規(guī)劃，到 2020 年分布式發(fā)電的裝機(jī)容量將到達(dá) 2.1 億千瓦，占全國總裝機(jī)的 11%。儲能作為分布式發(fā)電和微網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣闊，這也將帶動儲能技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圖8　風(fēng)光互補(bǔ)的壓縮空氣儲能與發(fā)電一體化系統(tǒng)流程圖

儲能作為分布式可再生能源發(fā)電和智能微網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，特別是在基于可再生能源的分布式發(fā)電和微網(wǎng)系統(tǒng)中，儲能更是不可或缺的。在分布式發(fā)電和微網(wǎng)系統(tǒng)中儲能的作用體現(xiàn)在：提高可再生能源發(fā)電和微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，削峰填谷，提高調(diào)度靈活性，參與需求響應(yīng)等。儲能在分布式發(fā)電和微網(wǎng)系統(tǒng)中除了參與系統(tǒng)運(yùn)行控制，還可以產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，在分時電價機(jī)制下，利用儲能實(shí)現(xiàn)盈利；利用儲能降低用戶受電變壓器容量費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)盈利；利用儲能提供用戶需求響應(yīng)能力，幫助用戶降低高峰負(fù)荷的用電量，賺取需求響應(yīng)服務(wù)費(fèi)等。

目前，在分布式發(fā)電和微網(wǎng)中應(yīng)用最多的化學(xué)電池是鋰離子電池。由于鉛酸電池價格相對便宜，技術(shù)成熟，應(yīng)用份額也比較高，約占現(xiàn)有應(yīng)用總?cè)萘康?27%。液流電池和鈉硫電池作為新興的、高效的大容量電力儲能電池，在規(guī)模較大的分布式發(fā)電和微網(wǎng)系統(tǒng)中有一定的應(yīng)用前景。此外，飛輪儲能和超級電容器儲能應(yīng)用分布式發(fā)電和微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定控制具有明顯優(yōu)勢，小型先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)用于能量管理和削峰填谷，具有一定的應(yīng)用前景。由于儲能價格昂貴，大部分需求響應(yīng)項目只考慮蓄冷和蓄熱，未采用電池儲能技術(shù)。

根據(jù)對大規(guī)模儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用需求的分析，結(jié)合規(guī)?；瘧?yīng)用所需的儲能技術(shù)指標(biāo)，預(yù)期各類儲能技術(shù)發(fā)展路線圖如圖 9 所示。

隨著政策引導(dǎo)和市場需求的牽引，預(yù)期將發(fā)展形成一大批從事各類型儲能技術(shù)研發(fā)、制造、建設(shè)、運(yùn)營的相關(guān)企業(yè)，并帶動一系列新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

（1）新材料產(chǎn)業(yè)。大多數(shù)儲能技術(shù)的性能都與其所用的材料性能密切相關(guān)。如電池的電極和電解質(zhì)材料、超級電容器電極和電解質(zhì)材料、儲熱材料、飛輪轉(zhuǎn)子材料等，都對儲能的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、環(huán)境友好性等有著重要的影響。儲能技術(shù)及其市場的快速發(fā)展，將帶動一大批各類新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（2）特種零部件及其特種加工裝備產(chǎn)業(yè)。儲能系統(tǒng)是一種新型能源裝備，需要高速旋轉(zhuǎn)、高溫、高壓、真空等特殊運(yùn)行條件，要實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)行條件，需要一些特殊零部件的支撐，如高速飛輪儲能用的磁懸浮軸承，先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)的高溫、高壓裝置，鈉硫電池儲能系統(tǒng)的高溫裝置等，因此，儲能技術(shù)及其市場的快速發(fā)展，將帶動一批特種零部件及其特種加工裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（3）專用控制裝備產(chǎn)業(yè)。儲能在智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式發(fā)電和微網(wǎng)系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)多方面的作用，如提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善電能質(zhì)量、削峰填谷、參與需求側(cè)響應(yīng)等，需要一系列專用控制設(shè)備的支撐，專用控制裝備將作為儲能技術(shù)的重要產(chǎn)業(yè)方向。

（4）各類儲能系統(tǒng)研發(fā)、制造產(chǎn)業(yè)。在實(shí)際應(yīng)用中，儲能系統(tǒng)需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，進(jìn)行專門的設(shè)計和研發(fā)。而儲能技術(shù)多種多樣，儲能用途多種多樣。優(yōu)選儲能技術(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，需要專業(yè)化的機(jī)構(gòu)進(jìn)行儲能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和研發(fā)與制造，這將催生一批專業(yè)化的儲能研發(fā)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圖9　各類儲能技術(shù)發(fā)展路線圖

5　分布式儲能的政策保障和制度創(chuàng)新

中國分布式儲能支持政策的制定要符合中國的國情、體現(xiàn)中國電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和發(fā)展方向、還要結(jié)合中國儲能技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢。綜合我國儲能政策的問題，大規(guī)模儲能發(fā)展政策措施主要集中在建立主管職能部門、完善管理體制、出臺激勵政策 3 個方面。中國分布式儲能政策的創(chuàng)新主要從 4 個方面入手：宏觀政策、電價機(jī)制、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和推動示范與應(yīng)用。

（1）宏觀政策。應(yīng)立刻著手制定儲能的短期和中長期發(fā)展規(guī)劃，確立規(guī)模、發(fā)展目標(biāo)、資金投入、技術(shù)方向、應(yīng)用類型的計劃并持續(xù)修正完善，使產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有序、有重點(diǎn)、有目標(biāo)。

（2）電價機(jī)制。首先應(yīng)該出臺全國的峰谷電價政策，適時出臺分布式儲能補(bǔ)貼電價、需求響應(yīng)補(bǔ)貼電價、風(fēng)電儲能補(bǔ)貼電價、調(diào)頻輔助服務(wù)電價等，使儲能的應(yīng)用價值得以合理的核算。儲能電價補(bǔ)貼應(yīng)該考慮設(shè)定一個電價激勵的要求細(xì)則，避免產(chǎn)能過剩，并隨著儲能的規(guī)模化應(yīng)用逐步降低直至退出。

（3）技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，需要盡快制定各種儲能技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)；同時制定儲能的電網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，明確儲能技術(shù)進(jìn)入電力系統(tǒng)的基本條件，為技術(shù)發(fā)展指明方向。

（4）推動示范與應(yīng)用。出臺專門針對儲能的研發(fā)資金政策，對技術(shù)研發(fā)的系統(tǒng)化管理和引導(dǎo)；出臺儲能技術(shù)引導(dǎo)基金政策，將政府資金和風(fēng)投機(jī)構(gòu)的專業(yè)服務(wù)結(jié)合起來，扶持儲能技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；在儲能技術(shù)逐步成熟后，適時出臺創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)資金政策，使我國在全球儲能技術(shù)領(lǐng)域能夠保持先進(jìn)性和領(lǐng)先地位。

1 國家能源局. 國家能源科技“十二五”規(guī)劃（2011—2015）. 2011.

2 溫家寶. 凝聚共識， 加強(qiáng)合作， 推進(jìn)應(yīng)對氣候變化歷史進(jìn)程. 溫家寶總理在哥本哈根聯(lián)合國氣候大會上的講話， 2009.

3 Energy Storage Council： http：//www.energystoragecouncil.org/.

4 國家科技部. 國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃. 2012.

5 國務(wù)院. 國發(fā)〔2012〕28號“十二五”國家戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)規(guī)劃. 2012.

6 國家能源局. 可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃. 2012.

7 全國工商聯(lián)儲能專業(yè)委員會. 儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2012. 2012.

8 全國工商聯(lián)儲能專業(yè)委員會. 儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2013. 2013.

9 全國工商聯(lián)儲能專業(yè)委員會. 儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2014. 2014.

10 陳春武， 李娜， 鐘朋園， 等. 虛擬電廠發(fā)展的國際經(jīng)驗及其實(shí).電網(wǎng)技術(shù)， 2013， 37 （8） ： 2258-2263.

陳海生中科院工程熱物理所副所長、研究員、國家能源大規(guī)模物理儲能研發(fā)中心首席科學(xué)家、科技部“863”項目首席專家。1997年本科畢業(yè)于西安交通大學(xué)，2002年在中科院工程熱物理所獲博士學(xué)位。曾在比利時布魯塞爾自由大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、英國利茲大學(xué)工作，2009年入選中科院“百人計劃”，2012年入選“萬人計劃——青年拔尖人才”，2013年入選“萬人計劃——中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”，主要研究領(lǐng)域包括新型大規(guī)模物理儲能系統(tǒng)、限定空間尺度流動與傳熱、葉輪機(jī)械內(nèi)部流動及損失控制機(jī)理等。E-mail： chen_hs@mail.etp.ac.cn

Chen HaishengBEng PhD， is currently a professor w ith Institute of Engineering Thermophysics （IET） at Chinese Academy of Sciences（CAS）. He joined IET-CAS in 2009 as a “100-Talent Program” professor after previous em ployments w ith University of Leeds， IET-CAS，Vrije University of Brussels， and Beihang University. He has been elected to China National High-level Personnel of Special Support Program“10000-Talent Program”. He is now the deputy director of IET， director of National R&D Centre of Large Scale Physical Energy Storage and principal investigator of “863” project. He has been working on large scale physical energy storage system， flow & heat transfer in confined space， and fluid dynam ics and loss mechanism of internal flow of turbomachinery. E-mail： chen_hs@mail.etp.ac.cn

Developing Trend and Present Status of Distributed Energy Storage

Chen Haisheng1Liu Chang1Qi Zhiping2
（1Institute of Engineering Thermophysics， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190， China；2Institute of Electrical Engineering， Chinese Academ y of Sciences， Beijing 100190， China）

Energy storage technology is considered to be the urgent needs of solving instability and interm ittent of renewable energy， as well as improving the system efficiency， security， and economy of traditional power system and district energy systems. Its status can be regarded as the strategic location in developing safe， highly efficient， and low-carbon energy technology for seizing the energy technical commanding point. In the field of intelligent m icrogrid and application of distributed renewable energy， energy storage technology has significant strategic demands and research values， and an enormous potential for development. Many energy storage technologies have rapid developments w ith distributed renewable energy generation and intelligent microgrid technology， in the fields of which， energy storage technology encounter lots of problems such as high-cost and immaturity. Because of this， only pumped hydroelectric storage is applied in large-scale. However， the proportion of renewable energy connected with power system will increase w ith the issues of energy and environment， and energy storage technology w ill have an important and irreplaceable role to play in power grid， client terminal， w ind farm， and photovoltaic power station etc.， which provides a new opportunity for developing and applying energy storage technology. The area of innovation in energy storage technology includes complementary application of energy type and power type energy storage technologies， energy integration system based on CHP and thermal storage， vehicle-togrid （V 2G） technology， virtual power plant based on energy storage and compressed air energy storage w ith w ind-solar com plementary method. These energy storage technologies have their own features， advantages and application areas， and are gaining development rapidly. And some hi-tech and new industries， such as the new materials industry， specialized accessories and their processing equipment industry， special control equipment industry， and R&D and manufacturing industry， w ill be driven by them. At the same time， the development of energy storage technology in China cannot go w ithout the protection and innovation of energy storage policy which tightly linked w ith the national infrastructure. Building com petent functional department， im proving management system， and introducing incentive policy would be the leading political measures for developing energy storage technology and macro policy， electrical price mechanism， and the technologies & standards for upgrading the energy storage application to its maturity would be the focus of the policy innovation of distributed energy storage.

energy storage， distributed renewable energy， smart m icrogrid

10.16418/j.issn.1000-3045.2016.02.009

*資助項目：中科院學(xué)部咨詢項目“大力發(fā)展分布式可再生能源應(yīng)用和智能微網(wǎng)”修改稿收到日期：2016年1月11日