中国电力报刊登叶水泉评论文章

发布日期：2013-07-24    来源：摘自国电能源网站

中电时评：储电储能时不我待 构筑低碳能源网

叶水泉

    《第三次工业革命》提到的能源革命，在中国同样得到了有效实践。正是基于化石能源储量和环境承载容量的有限性，人们必将高度重视低碳能源的开发，一旦低碳能源网、智能电网和互联网高度融合，以化石能源为主要支撑的人类活动将会发生彻底的变革。可以预见，至少在建筑、交通两大领域，完全有可能率先实现能源零碳化应用。

    未来，众多建筑都将成为一座座微型电站，无数个微型电站用能源总线联系起来就构成了一张张高效的低碳能源网。在这里，要想每座建筑都能对能源总线实现正向贡献，就少不了节能。这种建筑的能源消耗只有传统建筑的60%，甚至更低；与此同时，必须结合建筑本身大力开发太阳能发电、风力发电、浅层地热能等可再生能源，让它们实现能量平衡，最终实现零碳化运行。杭州青山湖科技城建成的源牌绿色工坊就进行了很好的尝试，其光伏发电量占到其用电量的60%以上，在许多太阳光充足的时间都可以向外界提供电力。另一方面，光伏发电的成本正在逐渐下降，多晶硅价格从2009年单价400美元/千克、上网电价4元/千瓦时，下降到2013年的15美元/千克和度电价格1元。可以预见，光伏等新能源发电技术将会得到快速发展，低碳能源网的构筑已经时不我待。然而，光伏、风电等新能源发电都有一个共同的特点，那就是间歇式运行，这就使得发电与用电难以配备，发展具有储能功能的能源总线系统，对发电和用电进行科学配备成为其不可或缺的重要技术支撑。

    由此可见，要实现第三次能源革命，必须构筑具有储能功能的低碳能源网，并通过基于互联网络通讯技术建立的智能电网将发电、储电、供电、用电有机结合起来。到那时，至少在占全社会总能耗50%以上的建筑和交通领域将率先实现能源的零碳化应用，人类的能源消费结构和对环境的保护能力将得到彻底颠覆和空前提高。

    通常能源的表现形式有电能、化学能、机械能和热能等，相应的储能技术有超导储能、蓄电池、燃料电池、抽水蓄能、压缩空气蓄能、飞轮蓄能、弹簧蓄能、冰蓄冷、水蓄热等。这些储能技术各有优缺点，从储能规模看，抽水蓄能和压缩空气蓄能最大、蓄冷蓄热次之，单项工程可以达到吉瓦级；蓄电池和超导蓄能目前在兆瓦级水平，燃料电池以及飞轮、弹簧等机械蓄　 能技术目前只能达到千瓦级。从储能密度来看，差异也很大，蓄电池最小，单位立方体积蓄能量约10~2千瓦时，压缩空气蓄能可达2千瓦时，冰蓄冷最大，单位立方体积蓄能量可达10千瓦时以上。从单位功率的蓄能成本来看，冰蓄冷、水蓄热最低，每千瓦蓄能成本约300元左右，其他蓄能方式都在1000元以上。因此在实际工程中，需要根据不同的能源需求形式以及其技术经济性，因地制宜灵活选用。切不可一味选用单一的储电方式。

    在工程实践中，能源需求的形式是多样化的，如汽车可以使用汽柴油、液化天然气、电能作为驱动能源，也可以选择压缩空气或液化氮气驱动。后三类汽车几乎对环境没有任何污染，关键是这些技术的成熟度和经济性。当然，采用电力驱动对低碳能源网的支持最直接，由此导致的产业革命是广泛而深远的；而一般民用建筑所需要的能源主要是电能、空调用冷、采暖和生活用热等。在我国，造成许多大城市夏季用电紧张的主要原因就是建筑空调用电，许多城市夏季空调用电负荷占到其最大用电负荷的40%以上。在浙江、江苏等经济发达省份，夏季空调用电负荷已超过全省总用电负荷的30%。另一方面，夏季空调用电负荷与气温相关性很高，如上海，当气温在35摄氏度以上时，最高气温每升高1摄氏度用电负荷就增长60万千瓦以上；因为气温变化和人们习惯的作息规律、空调用电负荷几乎呈现正弦曲线的变化规律，造成电网负荷率大幅度降低，不仅降低发电效率和电力设施的投资效率，同时给电网安全稳定运行带来很大的困难，采用建筑储能提高电网负荷率就显得非常重要。在电力用户侧的建筑本体附近选择冰蓄冷技术进行储能，无论是投资、占用场地，还是从能源储放次数导致的效率损失等各方面都是最小的。再如，在北方许多风力资源比较丰富的中小城市，由于电力上网条件的制约以及风力发电功率的不确定性，采用电能就地转化成热能并进行必要的储存，满足城市集中供热可能就是最理想的选择，此时再去强调电能的高品位和采暖用热的低品位就意义不大了。

　　中国电力报能源周刊7月16日版http://www.cpnn.com.cn/zdyw/201307/t20130716_592966.html