中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：美國
為支持美國在儲(chǔ)能技術(shù)方面的全球競爭力，2007年，美國能源自主和安全法案要求能源部成立儲(chǔ)能技術(shù)咨詢委員會(huì)，負(fù)責(zé)咨詢制定儲(chǔ)能技術(shù)研究計(jì)劃；創(chuàng)建4個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)研究中心，實(shí)施儲(chǔ)能技術(shù)的研究開發(fā)及應(yīng)用示范。
考慮到新能源產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，過早集中在選定的一兩項(xiàng)技術(shù)上不太明智，故儲(chǔ)能技術(shù)研究開發(fā)計(jì)劃主要包括了以下多個(gè)方面：氧化還原液流電池（Redox flow cell）；鈉鹽電池、鋰離子電池、高級(jí)鉛酸電池、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能。
盡管美國的新能源儲(chǔ)能技術(shù)實(shí)力很雄厚，但其不乏憂患意識(shí)，認(rèn)為中、日等國已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了前面。對(duì)此，總統(tǒng)奧巴馬于2009年8月宣布撥款24億美元，資助新一代環(huán)保電動(dòng)汽車與儲(chǔ)能電池的研發(fā)與制造。同時(shí)明確提出要建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)。據(jù)美國市場研究機(jī)構(gòu)Lux Research近期的預(yù)測，2015年，智能電網(wǎng)配備的儲(chǔ)能市場規(guī)模將達(dá)158億美元。
2010年6月，美國Charge Point 充電站網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃中的第一座充電站在佛羅里達(dá)州奧蘭多市建成。
據(jù)美國加州能源委員會(huì)儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)理Avtar Bining博士介紹，加州的可再生能源法案規(guī)定，2020年底之前，每年可再生能源發(fā)電量至少要占零售電量的1/3。4200MW規(guī)模的太陽能熱電廠已通過審批，其中300MW在建。2020年，加州的可再生能源將達(dá)到20GW，分布式發(fā)電量將實(shí)現(xiàn)12GW。
由公共能源研究計(jì)劃(PIER)負(fù)責(zé)提供商業(yè)化之前各階段的技術(shù)開發(fā)資金，對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)高回報(bào)的早期項(xiàng)目可由風(fēng)險(xiǎn)投資介入。美國復(fù)蘇與再投資法案 (ARRA)在加州的18個(gè)智能電網(wǎng)與儲(chǔ)能項(xiàng)目總值13億美元。
Primus電廠2012年將在加州Modesto安裝25MW的Energy Farm風(fēng)能電廠，目前已基本完成技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)。
對(duì)于目前業(yè)內(nèi)普遍憂慮的儲(chǔ)能系統(tǒng)成本過高的問題，AES儲(chǔ)能公司認(rèn)為，要客觀評(píng)價(jià)儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值（見圖1）。成本對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)固然重要，但儲(chǔ)能系統(tǒng)可以為電力公司提供多種應(yīng)用方案，其每千瓦所提供的價(jià)值已超出了成本支出。另外，還可以全面提高電力系統(tǒng)的性能，電池系統(tǒng)可以自由放電而不需要任何特定的外部環(huán)境限制。因此，電力公司可以節(jié)約很多時(shí)間和精力，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的有效管理。而且，隨著今后電動(dòng)汽車的普及，儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本將進(jìn)一步降低。
圖1 峰值容量下儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值評(píng)估
對(duì)于電網(wǎng)堵塞問題，C&D公司認(rèn)為，在邊際成本很低的可再生能源發(fā)電中，堵塞限制了低邊際成本的可再生能源發(fā)電的流通。在堵塞點(diǎn)部署儲(chǔ)能系統(tǒng)有助于將更多的可再生能源發(fā)電輸送至荷載消耗大的城市，提高受限制傳輸區(qū)間的傳輸線路容量；減少輸送堵塞；增加低成本發(fā)電流量；有利于消費(fèi)者；提升了風(fēng)能和其它可再生能源發(fā)電和輸電的能力；部分成本可由峰價(jià)銷售抵消。
C&D公司采用鉛碳技術(shù)的ALCESS儲(chǔ)能系統(tǒng)可以移動(dòng)，當(dāng)堵塞點(diǎn)變化時(shí)，可重新部署其位置；循環(huán)生命更長，在傳輸利用之外還可提供應(yīng)急儲(chǔ)電以及實(shí)現(xiàn)峰價(jià)銷售，無需過度規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)模，降低了成本；鉛碳電池95%使用的是可循環(huán)利用材料，報(bào)廢后可充分再利用。
歐洲大陸
據(jù)PikeReseatch的調(diào)研數(shù)據(jù)，2011年至2021年期間，全球在儲(chǔ)能項(xiàng)目上的總投資將超過1220億美元。歐洲輸電協(xié)作聯(lián)盟(UCTE)預(yù)測，以2008年為基準(zhǔn)，2020年風(fēng)電將增長128%，水電增長14%，其他可再生能源增長175%。
2010年，德國可再生能源占能源總量的17%。風(fēng)電廠數(shù)量在1990年和2011年的分布情況分別如圖2和圖3所示。據(jù)德國可再生能源發(fā)電規(guī)劃，2020年，可再生能源的比例將提升至35%，2030和2050年，將分別升至50% 和80%。
圖2 德國1990年時(shí)的風(fēng)電廠分布情況
圖3 德國2011年7月時(shí)的風(fēng)電廠分布情況，總?cè)萘恳言鲋?7500MW。
2011年5月18日，德國經(jīng)濟(jì)技術(shù)部，環(huán)境、自然保護(hù)與核安全部及教研部三部委聯(lián)合推出2億歐元儲(chǔ)能技術(shù)研究開發(fā)計(jì)劃。
丹麥2008年的風(fēng)電占總需求的20%，預(yù)計(jì)2020年，這一比例將提高至50%。
傳統(tǒng)的水電儲(chǔ)能技術(shù)是水泵蓄能(HPS),但大型抽蓄電站通常在山區(qū)，遠(yuǎn)離風(fēng)電場,這會(huì)增加已經(jīng)超負(fù)荷電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)和輸電損失。為了補(bǔ)償非常不穩(wěn)定的風(fēng)能，水泵的入力應(yīng)當(dāng)連續(xù)變化。目前只能在非常昂貴的變轉(zhuǎn)速機(jī)組(雙饋異步電動(dòng)-發(fā)電機(jī)）上實(shí)現(xiàn)，而且只在歐洲和日本有少量應(yīng)用。
奧地利Andritz水電公司開發(fā)了一種小型分布式抽水蓄能電站，采用標(biāo)準(zhǔn)變轉(zhuǎn)速水泵水輪機(jī)，同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)配全容量變頻器。抽蓄電站可在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)，靠近風(fēng)電場。典型水頭范圍在50～200m，典型單機(jī)容量為10～25MW(如50MW風(fēng)電廠需要2至5臺(tái)機(jī))。
由于采用全容量變頻器, 水泵的入力可以在大范圍連續(xù)調(diào)節(jié)，允許更大的水頭變幅，水泵工況和水輪工況的效率特性在很寬的運(yùn)行范圍內(nèi)非常平滑。變轉(zhuǎn)速技術(shù)使3個(gè)不同的機(jī)型就可以涵蓋很大的運(yùn)用范圍，比定做的小型蓄能機(jī)組具有成本優(yōu)勢。
對(duì)于傳統(tǒng)在高山抽蓄電站到平地和山坡地帶風(fēng)電場和太陽能電站之間的輸電線路，這種小型分布式抽水蓄能電站允許增加可再生能源的生產(chǎn)而不增加輸電網(wǎng)的容量。
英國
2020年，英國15%的能耗將來自可再生能源，2030年會(huì)繼續(xù)上升至30%。液態(tài)空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)CryoEnergy System的發(fā)明者、Highview（海維尤）儲(chǔ)能公司首席運(yùn)營官兼創(chuàng)始人Toby Peters認(rèn)為，上述目標(biāo)幾乎只能靠風(fēng)能實(shí)現(xiàn)。
英國國家電網(wǎng)預(yù)計(jì)，其在儲(chǔ)能方面的年度花費(fèi)將從2010年的2.6億英鎊增加至2020年的5.5億英鎊。
Highview研制出的液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)，其工藝細(xì)節(jié)如圖4所示。該技術(shù)與壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）、泵送水力、流體電池、優(yōu)質(zhì)鉛酸和鈉硫電池技術(shù)相比，具有成本低、循環(huán)次數(shù)多和效率高的特點(diǎn)（見表2）。另外，還將開發(fā)可以集成較大裝置的100MW單模塊?，F(xiàn)有的LNG可以存儲(chǔ)10億度電。
圖4 海維尤利用液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)的工藝
表2 液態(tài)空氣儲(chǔ)能與其他儲(chǔ)能技術(shù)的比較
日本
目前，日本電動(dòng)汽車鋰離子電池系統(tǒng)的能量密度和功率密度分別在70Wh/kg和1800W/kg以上。2015年，能量密度和功率密度將分別增至200Wh/kg和2500W/kg。2030年，能量密度將超過500Wh/kg。之后的目標(biāo)是，能量密度繼續(xù)提高到700Wh/kg，功率密度則下降到1000W/kg。
