近年来,光伏发电正以惊人的速度普及,但无论是对于用户,还是对于电网公司,光伏发电装置的长远价值都与电能的储存能力息息相关。不管是最新的发电技术还是现有的电网装置,很显然电能存储既是致命弱点也是成功的关键。这指明了电能存储有两个需要解决的关键问题,首先是什么样的技术能将储能成本降到最低,其次是这些技术会给用户和电网公司带来多少价值。
在考虑这两个问题之前,首先应对能源储存存在的必要性进行探讨,特别是在全球光伏发电市场通过近10年的发展,已经达到每年新增100吉瓦的发电市场。其次还要考虑技术成本和价值对比等问题。
储能应看重价值而非成本
HIS能源信息咨询公司高级研究员AshSharma认为能源储存有多个用途。
首先是用户的自发自用。虽然光伏发电很难持续满足用户用电需求,但在有些情况下,上网电价可能比市场电价还要低。这就吸引着家庭用户尽可能地使用自家屋顶上太阳能电池板所发的电量,而此时存储装置就帮助了用户来自发自用。
其次在商业能源结构中,存储装置除了经常用于躲避用电需求峰值外,还可以作为后备电源。电能储存不仅是发电管理机构的必需品,在帮助控制电压和电量输出功率斜坡问题上体现的价值也是不可替代的。例如波多黎各的2兆瓦光伏装机就是因法规要求而安装上储存设备。而在像澳大利亚、德国、以及洛杉矶的郊外这些地方,电能存储装置都可以在电网无法有任何改善的情况下,更进一步平衡和加强电网结构。
当然,没有储存装置的可再生能源发电系统一般输出的电量是非常不稳定的,而任何脱离电网的设施为获得稳定的电力来源都必须具备存储装置,由此建设存储装置也同样成为目前最大的商机。然而,目前最大的问题就是成本。Sharma表示,现在给光伏发电设备添加储能装备,实际上是降低了投资回报(即使德国光伏发电内部回报率达到7%)。随着储能装备成本的降低,以及新的反映投资价值的激励政策的出台,光伏发电投资回报率也会发生很大的变化。一些专家认为光伏发电内部回报率会因这些激励政策而翻倍。Sharma认为能源存储目前最主要的问题就是它没有大量的产品,导致市场不成熟。据全球能源信息公司 IHS预测,当存储设备市场规模扩大时,伴随着新的电池技术的推出和电动汽车的普及,储能设备的成本将在未来几年降低至少40%。
美国能源部先进能源研究计划署(ARPA-E)技术总监MarkJohnson认为,只有在安装储能装置的成本只增加电力成本2.5美分每千瓦时的情况下,储能装置的成效才能真正被显现出来。为了达到这个目标,MarkJohnson认为储能装置的成本大约要降到100美分/千瓦时 (是目前最先进技术下的储能装置成本的四分之一),ARPA-E目前正在寻找能将成本降低十倍的技术。值得注意的是,特斯拉公司日前表示最新的 “giagawatt”电池工厂将会投产,到2017年电池存储成本将只有150美分 /千瓦时。