1.3.3　储能技术评价准则

储能技术作为战略性新兴产业之一,得到世界各发达国家和经济体,以及相应的学术界、工程界、产业界高度关注,从新技术开发到产业示范,呈现欣欣向荣的发展态势。另一方面,由于储能技术种类繁多,应用场景与需求千差万别,关于储能技术发展方向的判断,往往表现为众说纷纭、见仁见智的现状。以下在结合大规模储能技术的需求和前人研究的基础上,提出评价与比较储能技术和产品的4个方面评价准则,有助于理解和判断储能产业发展态势。

(1)安全性原则

指在储能装备正常使用条件下和偶然事件发生时,仍保持良好的状态并对人身不构成威胁。安全性是储能技术评价的第一要素,也是基本要素。储能应用不同于移动通信、电子产品和汽车等领域的电池应用,最主要的区别是其规模大,电池数量多且集中,控制复杂,并且投资巨大,一旦发生安全问题,造成的损失巨大。因此,安全必须作为评价电池储能的首要指标。安全是一个系统工程,包括零部件安全、电气结构安全、火灾/爆炸风险控制、功能安全、运输安全等指标,需要系统性的研究并建立储能安全评价体系。

(2)资源可持续利用准则

指组成储能产品的资源是否可以持续循环利用。储能是资源密集型行业,储能的载体是化学物质,尤其对于电池储能,更是涉及多种元素。然而各元素在地壳中的含量不同,比如钒元素在地壳中的含量为0.002%,但分布较散,几乎没有含量较多的矿床;钴元素在地壳中的含量为0.001%,多伴生于其他矿床,含量较低,随着动力电池的猛增,消耗逐渐增多。尽管如此,在电池储能技术中,这些贵重金属均具有可回收性。例如,全钒液流电池电解液回收率高、工艺简单;动力电池中提高钴的回收率、简化工艺流程也是目前的研究热点。

(3)全生命周期环境友好准则

储能装置运行过程,往往伴随与环境的相互作用,包括废水、废气、噪声、废热,以及固体废弃物等方面。一方面要减少储能系统在建设和使用过程中对环境的破坏,另一方面要做好储能系统中材料的回收再利用,如锂离子电池中金属离子,电极和隔膜等材料,全钒液流电池中钒电解液等的回收再利用。

(4)技术经济合理性准则

储能系统的技术性能往往与项目的经济收益密切联系,在满足客户使用功能前提下,如容量、功率、循环效率、寿命、放电深度等因素,需要通过储能提高经济效益。这种经济性因为涉及复杂的能源定价机制,受国家政策等多方面因素影响,或者表现为潜在的社会边界成本,往往难于直接体现,成为储能产业发展的阶段性障碍。

一般来讲,储能成本可以这样定义:储能系统全生命周期内,千瓦时电成本(针对容量型储能应用场景,连续储能时长不低于4h)和里程成本(针对功率型储能应用场景,连续储能时长15~30min)。储能系统的成本及经济效益,是决定其是否能产业化及规模化的重要因素。储能技术只有在安全基础上实现低成本化,才可以具备独立的市场地位,成为现代能源架构中不可或缺的一环。

度电成本==(1⁃1)

里程成本==(1⁃2)

总而言之,需要采用多维角度来评价储能技术,将储能技术安全性置于首位考虑,见图1⁃4。通过发展高效储能技术,合理优化配置储能装备,实现降低成本目标。需要对各种储能技术的具体特性进行综合评价,根据应用领域选出合适的技术。

图1⁃4　储能技术评价的四项指标体系