储能可以依据风、光的瞬时变化,减弱甚至消除新能源发电的波动,增强新能源发电的稳定性。
变成稳定的电源
《经济学人》2013年2月2日一篇报道显示,在德国,即便是现有的风电水平,在大风的日子,电网操作员也必须关闭机轮,因为没地方来储存这些能量。当阴云覆盖德国南部地区时,该地区的很多太阳能电池板的输出就会减少几十万千瓦,这样的效果,就好像关闭了一座中型火力发电站。为了预防这种两者同时供能不足的情况,仍然需要建造大量的可靠能源作为“备份”。
在风电涡轮和太阳能板旁安装储能电站,可以帮助缓解这个矛盾。大风天气和阳光充沛的时段,它们可以向电网提供清洁并可循环利用的电能,然而到了无风天气和太阳下山后,需依靠可以储存多余电能的储能电站,来减少可再生能源的弃风损失。
其实,优化新能源发电,储能更重要的任务是“调”。据相关专业人员介绍,风电、太阳能发电自身具有波动性,储能可以依据风、光的瞬时变化,适时改变充放电状态和功率大小,以减弱甚至消除新能源发电的波动,增强新能源发电的稳定性。
以更经济的方式储存
但目前,不论用于缓解弃风还是优化发电,储能成本都非常高。《经济学人》文章中说道,德国现有31座抽水蓄能电站,晚间将水流抽到高处的水库,然后利用向下的流水冲击涡轮发电。总计起来,这些储能电站存储3800万千瓦时的电能,也超不过德国风力农场高峰输出90分钟的电能。
文章称,如果德国计划继续扩大风能和太阳能发电能力,同时依靠抽水蓄能电站来弥补风电和太阳能发电的不稳定性,就需要把目前的抽水蓄能电站规模扩大十数倍。但很难找到这么多适合电站的地点,也难以实现这种规模的投资。正因为这个原因,世界上目前的抽水蓄能电站仍然主要用于电网的短时间调峰,无法用于存储大规模可再生能源所发出的电量。
电池或许能帮上忙,不过目前成本也太高了。据公开资料显示,目前锂离子电池储能示范项目中,每千瓦时的锂离子电池生产成本需要5000元人民币,锂电池的价格至少要降到1000元人民币,才能以一种经济的方式将风轮几小时所产生的多余电能储存起来,实现商业应用。
要想改变这种尴尬的状况,就必须考虑经济性——以合理的价格,生产出理想的储能设备,应用到相应的场景中。据俞振华介绍,过去,业内常说风电场应配备20%的储能,也就是5万千瓦容量的风电场要配备1万千瓦的储能电站。但从经济性上看,不止这么简单。俞振华说,一些近海风电场,离负荷中心较近,能大量就地消纳电力,只需要解决风电的平滑问题,配备少量储能就能立竿见影;而离网的风电场则需要加更多的储能,比如国外海岛供电采用风柴互补模式——以柴油发电为主,风力发电为辅,同时在风电场配备了30%~50%的储能,可以有效调节风力发电。
服务分布式发电系统,也是储能的重要使命。分布式发电为西藏、青海等一些偏远地区的人们带去了实惠——由于缺乏来自大电网的调峰、调频,储能为可再生能源实现高效利用提供了可能。
液流电池挑大梁
储存技术也在不断创新。研究员们正在进行新型电池的研究。他们发现液流电池的存储性能极为可观,这种电池与锂离子电池不同,它能够被制做成规模庞大的电池单元。而恰好风电场有较为充裕的土地资源,对电池的能量密度不那么敏感,在这种情况下,具备频繁充放电能力的液流电池就可以胜任了。
据《人民日报》报道,3月初,在辽宁卧牛石风电场,5兆瓦全钒液流电池储能示范电站正式并网发电。国网辽宁省电力有限公司总经理燕福龙介绍,这个储能电站在风大时将电能储存起来,在风小时向外输送电力,每天循环充放电5万千瓦时,基本解决了卧牛石风电场“弃风”问题。
