国际主要储能路线图研究成果（下）

电力18讯：    
主要国家的相关研究

　　对一个国家和地区的能源决策者来说，需要通过对影响储能技术诸多因素的全面研究，明确储能技术在能源体系中的影响和地位，通过对其知识产权、技术经济性、国家需求、政策保障等方面的分析，对如何发展符合本国条件的储能技术提出思路。

　　储能研究水平较高的国家主要是日本、美国等发达国家，这些国家已经具备较为完备的储能研发基础，并得到政府的充分重视，因此在路线图研究上也往往比较超前和完善。

　　日本：早在 2008 年，日本经济贸易产业省就在“凉爽地球-能源技术革新项目”的框架下提出了一个高性能的储能技术路线图。该技术路线图主要集中于能源传输问题，包括高效超导传输技术路线图、高性能电力存储技术路线图、氢能生产、运输与存储技术路线图。

　　从“日本高效超导传输技术路线图”（图1）中可以看到，到2030 年要实现传输距离由100 米提升至数千米；电压由66 kV增加至275 kV；电流由1kA增加至10 kA ； 低功率由1W/m/phase 降至0.3W/m/phase。关联技术包括：冷冻机技术、系统管理技术、电气绝缘技术、超导发电机（包括风力发电）。

        图1：日本高效超导传输技术路线图

　　从“日本高性能电力存储技术路线图”（图2）中可以看到，到2040 年设备的寿命由10 年延长至20年，费用由40000JPY/(kW・h)降至15000JPY/(kW・h)。通过研发新概念电池（如金属空气电池）、加强型锂电池、钠硫电池、氧化还原液流电池、镍金属氢化物电池、加强型镍氢电池、新概念电容器，从而极大地提高性能，减少费用。主要的关联技术包括：住宅能源管理系统、大厦能源管理系统、地方级别的能源管理系统。

       图2：日本高性能电力存储技术路线图

“日本氢能生产、运输与存储技术路线图”（图3）中指出，制氢由水解、化石燃料产氢发展到可再生能源制氢和光催化制氢等，可以极大地节约成本。

　　氢的运输技术由压缩氢运输、液态氢运输、管道运输转变为高压运输、液态运输，可以极大地提升运输效率和安全性。储氢技术由超高压容器、液态氢容器到络合物、有机金属结构可以极大地节约成本，延长存储时间，提高安全性。主要的关联技术包括：氢供给技术（建造小型加氢站，地方和国家规模的氢燃料供给系统）、燃料电池电动汽车和燃料电池设施。

图3：日本氢能生产、运输与存储技术路线图

　　美国：尽管美国能源部发布的一些关于美国储能市场和技术的研究结果比较有价值，但还未颁布联邦层面的储能技术路线图。能源部所属电力传输与能源可靠性办公室对于储能技术的研究包括：电池、飞轮、电化学电容器、超导磁储能、电动电子设备和控制系统等。2014 年9 月在电力咨询委员会通过了《2014 储能计划评估报告》，对美国能源部关于储能计划战略和行动进行了回顾和总结，并为能源部制定和实施其储能项目提出了相关建议。该报告建议，要通过科研部门重点研究输电网。同时，储能领域中的各国际机构彼此间的合作应变得更加的透明，且这种合作关系应得到进一步的协调和强化。电力咨询委员会还建议从以下几个方面来重点研究或评估各项工作，分别是：传输层中的存储连接方式；抽水蓄能和压缩空气储能技术；电力电子成本；监管以及市场设计及其对储能的影响。

　　美国各州则开始研究各自的储能路线图。2011年11 月，加利福尼亚州发表了“2020 加州储能战略分析报告”，该报告评估了不同的储能技术，探讨了不同政策对加州能源配置的影响，概述了关键技术的差距、未来研究的需求以及政策改革。为能源委员会、加州公共事业委员会和其它监管机构针对如何利用储能技术有效地降低纳税人的成本、化石燃料的排放和增加可再生能源发电、并入加州电力系统问题提供了参考框架。

　　2012 年，纽约电池与储能技术联盟（NY-BEST）负责纽约储能技术路线图规划，其评估了储能技术的形势，为纽约州正在发展的储能行业制定了战略大纲。该行业路线图包含了广泛的储能技术，如锂电池、燃料电池、超级电容器、飞轮、抽水蓄能、超导体和蓄热器等。该路线图研究技术、行业和政策三者在本州的定位，并针对每个方面提出重要的建议。

　　法国：法国将储能作为未来投资的主要方向之一。2011 年由法国环境与能源控制署（ADEME）组织制定了《储能体系战略路线图》，目的是全面梳理储能面临的工业、技术、环境和社会问题，需要克服的技术、体制和社会经济障碍，更重要的是描绘出基于时间节点的优先研究主题，包括产业研究、示范、产业化实验及技术平台测试等不同阶段的需求。路线图研究的结果作为ADEME 在交通和固定储能应用领域研究项目招标的依据。

　　参与路线图制定的专家来自三个方面：①制造商，如阿尔斯通、SAFT、Enersys 等；②研究机构，如法国国家研究署、法国原子能委员会、法国国立科研中心等；③公用事业机构和用户，如法国电信、标致集团、EDF、雷诺汽车等。

　　此外，法国政府和一些利益相关企业（法国电力公司、法国苏伊士燃气集团、德国意昂集团、阿尔斯通、帅福得等）资助了一项关于法国潜在储能市场的研究（图4），该研究是由3 家咨询公司联合开展，分别为：Artelys（ 项目主持人）、ENEAConsulting 和G2Elab。事实上，这项研究是为法国储能技术路线图服务。该研究共分为三个阶段，分别为各环节服务和技术的定性、灵活和潜在的储能需求的定量分析和经济效益的定性与定量分析。首先是定义各项环节，收集战略要素并完成各个环节的建模工作；确定能源愿景，形成概要并执行；明确需求与服务。其次，对电气系统、冷/热网的需求进行评价，并评估其潜在市场。同时，结合技术问题，构建储能体系并提供备用解决方案。最后，根据构建的经济模型分析储能方案，并分析储能系统对整个工业的影响。

图4：法国储能发展研究

　　英国：英国已经发表了一些有价值的储能研究成果，其中2011 年未来低碳中心发表的《英国储能的路径》很可能成为英国的技术路线图，这份报告分别从用户主导、分布式、集中式三个方面制定了储能部署的路径，内容如下。

　　（1）基于用户主导的储能路径部署。2014年开始推广智能电表，消费者能够开始使用热泵蓄能；2020 年推广微型发电和电动汽车，强制实施城市的低压网络，转变蓄热器的材料；2030 年发展电动汽车与电网互动技术。

　　（2）基于分布式的储能路径部署。2010年采用分散式发电；2020 年促进分布网络运营商（DNO）发展，部署低压与中压网络；2030 年实现智能的电网过滤。

　　（3）基于集中式的储能路径部署。2010年投资海上风电；2013―2014 年引入电子存储记录器机制，提升目前的抽水蓄能技术；2020 年引入碳捕集与封存。

　　德国：德国尽管已经发表了一些有关市场和技术不错的观点，但还未形成正式的储能技术路线图。2012年9 月成立了一个新的储能机构（德国储能协会BVES），宣称要将颁布德国储能技术路线图作为首要任务。