储能技术利用突破北方风电瓶颈

我国北方地区风力资源丰富，同时风电也是目前技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的新能源类型。随着风电的快速发展，一些问题也开始显现，尤其是北方地区风电限电，成为影响风电产业发展的瓶颈。为解决风电限电问题，应大力发展压缩空气储能、弃风供热等技术以突破我国北方地区风电可持续发展瓶颈问题。

　　风电瓶颈

　　2011年我国继续保持全球风电装机容量第一的地位。至2011年年底，中国内地有30个省、市、自治区全部建有风电场，风电累计装机超过100万千瓦的省份超过10个，其中超过200万千瓦的省份9个。北方地区由于具有资源丰富、施工条件较好、可规模化开发等优势，一直是风电开发企业重点开发区域，为我国新能源利用的主力战场。但是随着近年来北方地区大规模集中开发风电，就地消纳能力差，加之电网建设相对滞后，进入冬季频繁发生弃风现象，使得北方地区风电场的经济效益打了折扣，同时带来可再生资源的巨大浪费。

　　北方地区弃风限电的原因主要有以下三个方面：一是电网接入能力未能满足电源要求。由于我国部分地区电网输电能力受限，电源建设超前于电网建设，使风电机组无法接入或接入受限。二是北方地区供暖季供热机组负荷压缩风电负荷。我国北方地区供暖期内供热机组采用“以热定电”的调度模式，为满足正常供热负荷，热电联产机组一般要求增加电负荷。当地用电负荷没有有效增长时，就会限制风电负荷，造成弃风限电。三是就地消纳能力有限。部分经济欠发达地区电源消纳范围内负荷有限，远距离输送不配套时，风电负荷受限。

　　储能技术

　　储能方法可分为物理、电磁、电化学和　 相变储能四大类型，其中物理储能技术（包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能）采用水、空气等作为储能介质，并且储能介质在存储释放过程中不发生物性变化。目前，抽水蓄能电站是目前广泛使用的物理储能技术，但北方地区受水资源分布、选址条件、大规模移民、建设周期长等条件的制约，可开发建设的地区和规模有限，无法满足电网因风电快速发展而快速增长的调峰需求。物理储能中，压缩空气储能适用的功率等级和技术成熟度高，是一种适合大规模、超大规模电力系统的电力储能技术，目前已实现了商业化应用。化学储能包括铅酸电池、锂电池等利用化学元素作为储能介质，因储存释放过程中存在储能介质的二次污染，目前尚未达规模化、商业化程度。

　　因此，压缩空气储能技术恰恰克服了抽水蓄能在应用中的受限约束，其选址条件和建设环境要求相对简单，建设周期短、系统灵活度高、调峰能力强，特别适用于我国北方风能资源富集而水资源匮乏的地区。该技术的应用能够很好地解决风电限电这一限制我国北方地区风电发展的瓶颈问题，是一种极具开发潜力的储能技术。目前，美国、德国的压缩空气储能电站已经成功运营二、三十年，正在朝着大型化、自动化的方向发展，技术经验证已经成熟稳定。

　　另一种可实现商业化的储能系统为电能蓄热系统，即将电网低谷间不能上网的电量作为能源来加热蓄热介质，并将其储藏在蓄热装置中。或利用高温水蓄热，将水加热到一定的温度，使热能以显热的形式储存在水中，当需要用热时，将其释放出来提供采暖用热需要。这种系统的优点是：平衡电网峰谷负荷差；充分利用廉价的低谷电，降低运行费用；系统运行的自动化程度高，无噪声，无污染，无明火。

　　储能技术可以削峰填谷、节约能源；

　　储能对于提高电网应对事故的处理能力、提高电网效率、提高电能质量以及保证电网安全有重要意义。

　　发展建议

　　为了解决当前风电大规模开发的技术瓶颈，降低风电间歇性及波动性对电网稳定性的影响，减少弃风限电对电力企业的影响，在风电集中开发的我国北方地区建设大规模储能电站，利用储能电站的双调节功能，低谷吸纳电网多余电力储能，减少风电弃风；在用电高峰期为电网提供快速优质的调峰电源，增强电网调峰能力，进而提高电网运行的安全稳定性和风电机组利用率，减少风电弃风和提高清洁能源发电比例。

　　同时，利用北方地区冬季风电弃风停机发电供热，替代当地燃煤锅炉，缓解电网调峰压力，充分利用夜间低谷电制热蓄热，具有典型的蓄能作用，对于减少各种排放、降低一次能耗和缓解当地一次能源紧张等方面具有非常积极的作用。

　　在实际应用中，规模化利用储能技术尚存在如下两方面的制约因素：成本性制约，企业选择技术方案必须考虑系统经济性指标，而目前能够实现商业化的如压缩空气储能对关键设备的选择要求仍比较严格。因此关键材料、关键设备制造工艺和能量转化效率等因素直接影响系统经济性。政策性制约，国内2010年通过的《可再生能源法修正案》中第一次提到利用储能技术，而后国家各相关部委与省级政府出台了部分法规、规划等，但是目前国内尚没有完善的鼓励储能规模化推广的政策法规出台，如储能补贴、电价等。从国外发达国家储能产业发展轨迹分析，政策对于产业发展至关重要。