被寄予厚望的儲能產(chǎn)業(yè)，能否承擔(dān)起推動能源行業(yè)清潔、高效、安全和可持續(xù)發(fā)展的重任?在技術(shù)尚不成熟之際，行業(yè)發(fā)展如何在技術(shù)、市場和政策之間取得平衡?未來儲能產(chǎn)業(yè)會怎樣顛覆現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)生態(tài)和商業(yè)模式?為此，本刊采訪了中國工程院院士、英國皇家工程院院士、世界電動車協(xié)會創(chuàng)始主席陳清泉，他認(rèn)為，在應(yīng)對氣候變化和可持續(xù)能源發(fā)展壓力下，儲能作為一種電力資源，應(yīng)成為優(yōu)化耦合不同能源的標(biāo)準(zhǔn)配置，具體技術(shù)路線需結(jié)合應(yīng)用場景因地制宜。全球能源互聯(lián)網(wǎng)、電動汽車無疑是發(fā)展儲能最便利的入口，能源產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的深度融合，將催生出超乎想象的全新產(chǎn)業(yè)。
能源優(yōu)化耦合的標(biāo)配
記者：在清潔能源之后，儲能已被視為能源領(lǐng)域的下一個風(fēng)口。儲能到底有多重要?
陳清泉：近年來，中國工程院、美國國家工程院、英國皇家工程院輪流召開論壇，討論全球重大挑戰(zhàn)問題，其中，氣候變化與可持續(xù)能源首當(dāng)其沖。
從長遠(yuǎn)來看，人類必將從化石能源走向非化石能源，這個過程需要依靠技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)兩手抓：一是傳統(tǒng)的化石能源的清潔化，一是新能源能夠大規(guī)模有效地經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運行。
發(fā)展新能源就要克服其隨機(jī)性、間歇性對電網(wǎng)帶來的巨大挑戰(zhàn)。100多年來，電網(wǎng)發(fā)展從直流到交流和現(xiàn)代直流，從低電壓到高電壓，直至特高壓，其供需瞬時平衡的特點要求發(fā)電可控、需求都了解。現(xiàn)在是“老革命遇到新問題”——供給側(cè)的風(fēng)電、光伏等新能源出力不可控，需求側(cè)又增加了電動汽車、分布式能源等隨機(jī)性的負(fù)荷。發(fā)電側(cè)和需求側(cè)如何平衡?一定要有儲能。
記者：這意味著儲能是發(fā)展新能源的標(biāo)配?
陳清泉：儲能已經(jīng)成為一種電力資源。國家電網(wǎng)公司提出的全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略構(gòu)想表明，新能源分布的地區(qū)、時間差異很大，供需不匹配就需要能源互聯(lián)。但儲能的作用還不僅限于此，可以從更廣泛層面，通過對不同類型的能源耦合進(jìn)行優(yōu)化配置，比將如電力、氫氣、天然氣、化工能源等進(jìn)行轉(zhuǎn)換、有機(jī)融合，目的是節(jié)能減排，實現(xiàn)方式就是電力電子+儲能技術(shù)。能源互聯(lián)要求能源一定要通過電力電子技術(shù)，實現(xiàn)雙向流動，比如可以通過電動汽車充放電與電網(wǎng)互動，參與電網(wǎng)負(fù)荷峰谷調(diào)節(jié)，對能源進(jìn)行優(yōu)化配置和耦合。
記者：這種能源耦合的應(yīng)用范圍是在工業(yè)領(lǐng)域，還是可以具體到社區(qū)、家庭范圍?
陳清泉：儲能的范圍很廣，大到電網(wǎng)的百萬千瓦、小到納米網(wǎng)幾千瓦，可以在不同層面實施這種多能耦合策略。在工業(yè)領(lǐng)域就是通過大力推動工業(yè)主動配電網(wǎng)技術(shù)，發(fā)展電力與化工能源相結(jié)合的分布式能源，建設(shè)工業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)。在社區(qū)家庭層面，可以發(fā)展基于納米結(jié)構(gòu)的能源互聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)然，這種結(jié)構(gòu)不是物質(zhì)上的納米顆粒的實體大小，是為了區(qū)別于一般意義上的微網(wǎng)，表明其由于量變引起質(zhì)變，帶來系統(tǒng)活力的變化。通過充分調(diào)動每一個社會細(xì)胞——家庭的積極性，充分利用小區(qū)內(nèi)的交直流、氫氣、天然氣等基礎(chǔ)設(shè)施，借助電力電子技術(shù)和儲能設(shè)備，來優(yōu)化配置能源。在我看來，人的行為、能源和信息要互相平衡。要找出能源和信息的關(guān)系，才能更有效利用能源，對能源進(jìn)行優(yōu)化配置需要儲能。
技術(shù)路線應(yīng)百花齊放
記者：據(jù)測算，儲能價格目前已經(jīng)達(dá)到0.7元/千瓦時，2018年被視為儲能市場的爆發(fā)點。您如何評價未來市場的前景?
陳清泉：儲能市場的爆發(fā)來自多方面，一是分布式儲能的電動汽車快速發(fā)展，二是大規(guī)模儲能的能源互聯(lián)網(wǎng)，需要優(yōu)化配置耦合不同類型能源。從長期來看，基于各種應(yīng)用需求和技術(shù)潛力，市場肯定會有爆發(fā)，但在什么時候爆發(fā)，要看市場與技術(shù)，政策和企業(yè)間如何交互。對企業(yè)而言，最重要的是不忘初心，聚焦于產(chǎn)品和技術(shù)，不能只靠忽悠而忽視了核心競爭力的培育。
記者：鑒于大多儲能技術(shù)尚不成熟、成本較高，有觀點認(rèn)為，當(dāng)下發(fā)展儲能更多是一種出于環(huán)保考量的社會壓力，您認(rèn)為，儲能發(fā)展是技術(shù)問題、經(jīng)濟(jì)問題還是社會問題?
陳清泉：發(fā)展儲能是出于多方面因素考慮的結(jié)果，最為重要的原因就是，人類的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化。具體推進(jìn)需要通盤考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和政策等方面的因素，從技術(shù)層面，應(yīng)對多種路線優(yōu)缺點綜合利用，并不斷研發(fā)新技術(shù)和新產(chǎn)品;在政策上，需要合理補(bǔ)貼，更需要政策市場雙輪驅(qū)動;對行業(yè)而言，要高度自律，不要低級重復(fù)和惡性競爭。
記者：從人類存儲技術(shù)發(fā)展的歷史上看，目前所有成熟的存儲技術(shù)，包抽水蓄能、LNG、LPG，都是不改變物質(zhì)特性的物理儲能，您認(rèn)為，物理儲能、電化學(xué)儲能哪種技術(shù)路線更有發(fā)展空間?
陳清泉：在現(xiàn)有儲能技術(shù)中，抽水蓄能占比很高、很成熟，但也有局限性，比如對資源、落差要求較高，難以廣泛應(yīng)用。蓄電池技術(shù)基于電化學(xué)原理，有兩個致命缺點：一是化學(xué)反應(yīng)需要充放電時間，即使快充也要20多分鐘，比加油的幾分鐘要慢很多。二是安全性問題比物理儲能要差，此外還有環(huán)境影響等。
因此，目前的儲能技術(shù)雖然有很多，但每一種都有其優(yōu)缺點，可以發(fā)揮自身優(yōu)勢，應(yīng)用在不同場合，沒有一種技術(shù)可以壟斷一切、包打天下。對多種多樣的儲能技術(shù)，要鼓勵百花齊放。政府通過建立公平公正公開的體制機(jī)制，進(jìn)行監(jiān)管，最終讓市場來檢驗各種儲能技術(shù)的實踐。
記者：您對當(dāng)下的主力軍和未來儲能電池的突破如何期待?
陳清泉：儲能技術(shù)的共性基礎(chǔ)科學(xué)問題研究包括儲能新原理、熱力學(xué)、動力學(xué)、失效機(jī)制、關(guān)鍵材料匹配等。目前在應(yīng)用于大電網(wǎng)儲能的電池技術(shù)方面，鈦酸鋰電池采用鈦酸鋰負(fù)極取代普通的碳負(fù)極，在高低溫和高倍率放點時，不會產(chǎn)生安全隱患，具有反應(yīng)快、可以快速充電的優(yōu)勢，在一定程度上，可以與超級電容比拼，目前國內(nèi)外都有企業(yè)在進(jìn)行研發(fā)推廣，也開始小規(guī)模商業(yè)化運作。
面向未來，業(yè)界應(yīng)以開創(chuàng)思維，突破開發(fā)新型電池，比如基于量子技術(shù)的物理儲能電池等，從基礎(chǔ)理論和材料領(lǐng)域，謀求更高能量密度、功率密度，更長壽命、安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)可靠等方面的突破。
鋰電儲能要嚴(yán)懲騙補(bǔ)
記者：但也有專家認(rèn)為，電化學(xué)儲能不適宜應(yīng)用于大規(guī)模儲能，只適合當(dāng)下的中短途交通環(huán)境，您認(rèn)為，以鋰電池為代表的電池儲能，未來有多大空間?
陳清泉：市場需求來自兩個方面，一是國家對電動汽車的發(fā)展規(guī)劃，已經(jīng)明確了具體數(shù)量，二是全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。有數(shù)據(jù)顯示2015年，全球鋰電池規(guī)模達(dá)到100.75吉瓦，從不同應(yīng)用領(lǐng)域來看，小型電池占比已經(jīng)下降到66.28%。在我國，受益于新能源汽車快速增長，2015年動力電池增長迅速，市場占比已上升28.26%。預(yù)計2016年，中國新能源汽車產(chǎn)量將達(dá)到67萬輛，汽車電池產(chǎn)量將達(dá)到31.64吉瓦。
記者：這是否表明，鋰電池儲能市場充滿活力?
陳清泉：NavigantResearch針對全球市場發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，到2024年，分布式儲能裝機(jī)將達(dá)到12147.3兆瓦，收入達(dá)1650億美元。電網(wǎng)級輔助服務(wù)市場裝機(jī)容量將達(dá)20.8吉瓦，收入達(dá)685億美元。
中國的儲能市場也是世界最大的。從政策環(huán)境來看，中國在微網(wǎng)、電力需求側(cè)和市場化改革、新能源汽車推廣應(yīng)用方面的政策組合拳，也將推動儲能商業(yè)模式確立，帶動儲能和新能源汽車較快增長。
記者：過去3年，鋰電儲能成本下降了50%。我國鋰電池產(chǎn)業(yè)在技術(shù)上是否也因此而得到了提升?
陳清泉：我國電池企業(yè)全世界最多，但很多是低水平重復(fù)、惡性循環(huán)，騙補(bǔ)問題突出。
比較中韓的區(qū)別，就在于，韓國明確了蓄電池路線圖后，通過扶植幾個大企業(yè)，重點攻關(guān)材料技術(shù)，培養(yǎng)領(lǐng)軍人才，實現(xiàn)了高性價比基礎(chǔ)上的量產(chǎn)。而我國眾多電池企業(yè)中，真正有實力的也就十來家，很多企業(yè)把注意力放在了騙取國家補(bǔ)貼上，沒有集中力量去攻克材料、工藝和人才。一個巨大的反差就是，韓國三星、LG等公司的電池廠車間人員很少，都是機(jī)器生產(chǎn)，而其科研機(jī)構(gòu)卻聚集了眾多研發(fā)人才;反觀我們的電池廠，生產(chǎn)車間很多工人進(jìn)行低水平組裝，研發(fā)機(jī)構(gòu)的人員卻形單影孤。
記者：對于質(zhì)量不合格的電池，以及騙補(bǔ)的企業(yè)，您有何具體對策建議?
陳清泉：針對電池質(zhì)量問題，可以通過多網(wǎng)融合實現(xiàn)實時在線監(jiān)測電池狀況，一旦發(fā)現(xiàn)問題就立刻停止使用，也可以防止騙補(bǔ)事件的發(fā)生。中國工程院院士楊裕生更是提出，如果新能源汽車騙補(bǔ)構(gòu)成犯罪，應(yīng)由人民法院依法用法律來懲處，而不應(yīng)止步于工信部等四部委的行政處罰。
電動汽車迎來跨界融合時代
記者：曾被視為電動汽車與儲能關(guān)聯(lián)的電動汽車入網(wǎng)V2G(Vehicle-to-grid)技術(shù)，似乎進(jìn)展并不理想，您認(rèn)為原因何在?
陳清泉：過去有個判斷認(rèn)為，換電模式適合發(fā)展V2G技術(shù)，現(xiàn)在看，不一定要拘泥于換電模式，充電模式也可以實現(xiàn)很好地支撐，關(guān)鍵要從產(chǎn)品、基礎(chǔ)設(shè)施、商業(yè)模式三個層面推進(jìn)。
一個需要明確的認(rèn)識就是，電動汽車充電是個復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及科學(xué)、技術(shù)、工程、產(chǎn)業(yè)、資本、商業(yè)模式等方面。其聯(lián)網(wǎng)特性不同于加油站和輸油管線隔離，當(dāng)充電接口連接到電網(wǎng)系統(tǒng)之時，因其具備的動態(tài)、互動等特性，決定了必須要將充電和智能電網(wǎng)集成起來，這就意味著，能源和信息的有機(jī)融合將成為發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施的成敗關(guān)鍵。這一系統(tǒng)化轉(zhuǎn)型需要不同利益相關(guān)方的協(xié)同行動與合作。
在這些領(lǐng)域，雖然很多核心技術(shù)和高端人才都在發(fā)達(dá)國家，但面臨挑戰(zhàn)最大的主戰(zhàn)場在中國，因此中國必須要產(chǎn)生一流的科學(xué)家、工程師和經(jīng)濟(jì)學(xué)家。
記者：聚焦當(dāng)下和未來，支撐電動汽車儲能發(fā)展的支點在哪里?
陳清泉：由系統(tǒng)化集成與優(yōu)化帶來的共享、互聯(lián)、智能、自動這些趨勢，會讓電動汽車成為移動的分布式儲能器，未來的挑戰(zhàn)一個是運營后臺，一個是頂層設(shè)計。因此，要有好的設(shè)計、規(guī)劃和和標(biāo)準(zhǔn)，還要有智能化的能源管理，這是一個系統(tǒng)工程。在目前的形勢下，需求響應(yīng)的輔助服務(wù)、動力電池梯次利用等領(lǐng)域，是電動汽車與儲能比較好的結(jié)合點。
記者：對于電動汽車的發(fā)展，您曾希望汽車公司和電力公司聯(lián)手共進(jìn)，日前特斯拉進(jìn)軍新能源、漢能造車，這種汽車能源一肩挑的做法，是否意味著跨界融合有了新的可能?
陳清泉：跨界融合是大趨勢。能順潮流者才有競爭性，反對潮流者將被淘汰，跨界融合應(yīng)包括四網(wǎng)：交通、能源、信息和人文網(wǎng)合一。為此，需要三個C：連接(Connect)，協(xié)調(diào)(Coordinate)，合作(Collaborate)。未來電動汽車將會成為裝滿了互聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的移動儲能終端，制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)深度融合。
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