國(guó)外電池儲(chǔ)能電站發(fā)展及其政策扶持

電池儲(chǔ)能電站發(fā)展扶持政策研究課題組

1 國(guó)外電池儲(chǔ)能電站發(fā)展?fàn)顩r

1.1 美國(guó)

2001～2003年，美國(guó)電力公司與日本絕緣子公司、ABB公司合作，進(jìn)行了100 kW（用于削峰）/500 kW（用于改善電能質(zhì)量）鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的試驗(yàn)運(yùn)行。

2002年,美國(guó)采用鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在俄亥俄州建成了第一個(gè)100 kW/500 kVA的示范電站。因此，美國(guó)電力公司獲得了幾年內(nèi)以低價(jià)格購買鈉硫電池的優(yōu)惠權(quán)。2006年，西弗吉尼亞州的查爾斯頓建成了美國(guó)第一個(gè)兆瓦級(jí)的鈉硫儲(chǔ)能電站。鈉硫電池額定功率是1 MW,峰值功率是1.2 MW,能提供的最大能量為7.2 MWh,可以為500～600個(gè)家庭提供6～7小時(shí)的電能。電池在夜間用電低谷期充電，在白天用電高峰期放電。一定程度上保證了查爾斯頓周邊地區(qū)的夏季用電供應(yīng)，同時(shí)將電力設(shè)備更新的時(shí)間推遲了6～7年。

2005年，美國(guó)電力公司與日本絕緣子公司、S&C公司和Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等單位合作，在美國(guó)西弗吉尼亞州北查爾斯頓化工站內(nèi)進(jìn)行了1200 kW（用于削峰）鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的示范運(yùn)行。該示范工程于2006年6月正式投運(yùn)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，該鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起到了削減夏季高峰負(fù)荷、降低變壓器溫升的效果，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到76%。

2007年，美國(guó)電力公司又向日本絕緣子公司訂購了3套總計(jì)6 MW的鈉硫電池，分別用于提高可靠性、削峰填谷和新能源接入，預(yù)計(jì)工程總投資為2700萬美元（單位造價(jià)約為人民幣31500元/kW）。根據(jù)美國(guó)電力公司的發(fā)展規(guī)劃，2010年將至少部署25 MW的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；2020年將增加1000 MW的基于儲(chǔ)能技術(shù)（包括鈉硫、液流電池、抽水蓄能等）的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

美國(guó)采用日本住友電氣工業(yè)公司和加拿大VRB Power Systems公司的技術(shù)，分別建立了2 MW和6 MW的全釩液流儲(chǔ)能電池示范運(yùn)行系統(tǒng)。

2010年，A 123公司基于電網(wǎng)調(diào)頻的目的在紐約Westover安裝20MW×15 min（一期為8 MW）鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；為穩(wěn)定可再生能源的功率輸出，在歐洲和密西根又分別投入運(yùn)行了1 MW×15 min和1 MW×30 min的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

1.2 日本

在鈉硫電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化方面日本居于世界領(lǐng)先地位。1983年起日本絕緣子公司和日本東京電力公司合作開發(fā)鈉硫電池，2002年進(jìn)入商品化階段。

2004年東芝自動(dòng)化系統(tǒng)工廠安裝了當(dāng)時(shí)世界上最大的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，容量為9.6 MW/57.6 MWh。2008年日本建成最大規(guī)模的風(fēng)電儲(chǔ)能電站(34 MW)。1992～2007年,全球鈉硫電池儲(chǔ)能應(yīng)用共計(jì)196個(gè)項(xiàng)目,安裝容量270 MW。用于均衡負(fù)荷目的鈉硫電池儲(chǔ)能裝置的安裝容量接近120 MW。用于均衡負(fù)荷+EPS和均衡負(fù)荷+不間斷電源模式的鈉硫電池儲(chǔ)能裝置的總安裝容量有100 MW左右。用于新能源領(lǐng)域的鈉硫電池儲(chǔ)能裝置接近40 MW。截止到2009年初,全球已經(jīng)建成了超過200個(gè)項(xiàng)目,總計(jì)超過300 MW/2000 MWh。

2010年日本絕緣子公司鈉硫電池產(chǎn)能已達(dá)到150 MW，2011產(chǎn)品銷售額達(dá)到23.4億元人民幣。

2011年1月，日本東北電力公司宣布在秋田縣能代市的能代火力發(fā)電站建設(shè)日本最大規(guī)模的鈉硫電池組。電池組由40臺(tái)2000 kW的電池組成，總輸出功率達(dá)80000 kW，蓄電總量可以供約5萬戶家庭使用一天時(shí)間。

為打造“橫濱智能城市計(jì)劃”，2012年7月，日本住友電工公司與日清電機(jī)、住友電設(shè)和明電舍在其位于橫濱的工廠建成了一個(gè)MW級(jí)發(fā)電/電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，并投入運(yùn)營(yíng)。該系統(tǒng)包含有世界上最大的氧化還原液流電池（容量為1 MW×5 h）和日本最大的光伏(CPV)裝置。晚間存儲(chǔ)電力公司提供的電力。

1.3 英國(guó)

Innogy公司2000年8月開始建造為680 MW燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電場(chǎng)配套的發(fā)電/儲(chǔ)能調(diào)峰示范電廠，該電能存儲(chǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)能容量為120 MWh，可滿足10000戶家庭一整天的用電需求。

2012年2月，磷酸鹽鋰離子電池和系統(tǒng)開發(fā)制造商A 123系統(tǒng)公司向配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)orthernPowergrid公司提供6臺(tái)并網(wǎng)電池系統(tǒng)，為超過380萬英國(guó)用戶供應(yīng)電力。用于高峰負(fù)荷轉(zhuǎn)移和管理英國(guó)的電網(wǎng)電壓波動(dòng)。這是英國(guó)最大的智能電網(wǎng)項(xiàng)目提供電池儲(chǔ)能解決方案。

1.4 德國(guó)

迄2011年底，完成了至少20個(gè)電池儲(chǔ)能及其他儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。

德國(guó)EVONIK工業(yè)股份公司宣布將聯(lián)合戴姆勒汽車公司等研發(fā)機(jī)構(gòu)共同開發(fā)適用于風(fēng)能和太陽能發(fā)電的大容量、低成本儲(chǔ)存的鋰離子電池電站，先期計(jì)劃在德國(guó)西部的薩爾州建造一個(gè)功率為1 MW的儲(chǔ)能裝置。

2 國(guó)外技術(shù)發(fā)展扶持政策概述

美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)電池儲(chǔ)能均給于極大關(guān)注，在技術(shù)研發(fā)和商業(yè)應(yīng)用上給于足夠扶持。

2.1 美國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化政策

自2007年至今，美國(guó)政府將儲(chǔ)能技術(shù)定位為支撐新能源發(fā)展的戰(zhàn)略性技術(shù)，并從政策和資金上給予大力支持，持續(xù)頒布了相關(guān)法案，具有較大影響力的是美國(guó)國(guó)會(huì)先后通過《2009可再生與綠色能源存儲(chǔ)技術(shù)法案》（S.1091）和2010年7月通過《2010可再生與綠色能源存儲(chǔ)技術(shù)法案》（S.3617）。后者對(duì)前者進(jìn)行了修正和補(bǔ)充，主要針對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能、當(dāng)?shù)貎?chǔ)能、戶用儲(chǔ)能等儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資稅收減免、性能標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目進(jìn)展等方面做出具體規(guī)定。

美國(guó)儲(chǔ)能法案認(rèn)定合格的大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備是能夠并網(wǎng)售電且能夠提高電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的設(shè)備，儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量至少1 MW，釋能時(shí)間至少1 h，儲(chǔ)能能量當(dāng)量至少為1 MWh。2009年上半年，美國(guó)政府撥款20億美元用于支持包括大規(guī)模儲(chǔ)能在內(nèi)的電池技術(shù)研發(fā)，并預(yù)計(jì)在2010～2020年期間，將給大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)提供15億美元的稅收優(yōu)惠。

當(dāng)?shù)貎?chǔ)能設(shè)備主要指分布式供能系統(tǒng)的儲(chǔ)能設(shè)備，儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備功率至少5 kW，釋能時(shí)間至少4 h，儲(chǔ)能當(dāng)量至少20 kWh，系統(tǒng)效率不低于80%，首先滿足當(dāng)?shù)仉娏Ψ逯敌枨蟛⒖烧洗鎯?chǔ)可再生能源來供當(dāng)?shù)叵M(fèi)。儲(chǔ)能法案S.3617規(guī)定合格的燃料電池、太陽能發(fā)電、太陽能建筑供冷供熱（不包含給泳池供熱）、2009年1月1日之前安裝的太陽能照明、地?zé)崮馨l(fā)電、蓄熱及用于插電式混合動(dòng)力等能源設(shè)備的投資稅收優(yōu)惠比例為30%，其他能源設(shè)備享受投資稅收減免比例為10%，家庭、工廠、商業(yè)中心等非并網(wǎng)的就地儲(chǔ)能系統(tǒng)（分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)）可享受30%的投資稅收減免，但是每個(gè)稅收年度優(yōu)惠總額不高于100萬美元。

戶用儲(chǔ)能設(shè)備是指用戶在所擁有的房產(chǎn)上直接安裝使用的儲(chǔ)能設(shè)備（包含蓄熱和插電式混合動(dòng)力汽車的儲(chǔ)能設(shè)備），儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備功率至少500W，釋能時(shí)間至少4h，儲(chǔ)能當(dāng)量至少2kWh，系統(tǒng)效率不低于80%，首先滿足當(dāng)?shù)仉娏Ψ逯敌枨蟛⒖烧洗鎯?chǔ)可再生能源來供當(dāng)?shù)叵M(fèi)。用戶可享受該稅收年度用于增效改造能源設(shè)備和購買新能源設(shè)備開支的30% 的稅收優(yōu)惠額度，但不得高于1500美元。

2012年2月，美國(guó)能源部投入1.2億美元建設(shè)先進(jìn)電池儲(chǔ)能創(chuàng)新中心。美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC）在755法案明確提出，到2012年年底以前，美國(guó)要將用于電力調(diào)頻的儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模擴(kuò)大到200 MW。

美國(guó)“電網(wǎng)2030計(jì)劃”中將用于調(diào)峰的儲(chǔ)能、用于暫態(tài)限制的儲(chǔ)能列入2010年區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)目標(biāo)，將高壓直流儲(chǔ)能列為2020年區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)，大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)列為優(yōu)先級(jí)最高的目標(biāo)技術(shù)。在地區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃中把開發(fā)大規(guī)模儲(chǔ)能列為優(yōu)先級(jí)最高的技術(shù)，包括儲(chǔ)能電池、超級(jí)電容器、功率變換器、控制器、儲(chǔ)能與電能質(zhì)量相結(jié)合的設(shè)備開發(fā)等。

建立對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)制造企業(yè)資格的審核機(jī)制，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)或設(shè)備通過認(rèn)證的供應(yīng)商按每瓦補(bǔ)貼相應(yīng)金額，補(bǔ)貼金額要能確保企業(yè)能獲得微利。2008年釩電池在美國(guó)加州通過審核，獲得新型儲(chǔ)能系統(tǒng)資格（AES），加州政府出臺(tái)獎(jiǎng)勵(lì)政策，對(duì)有AES認(rèn)證的供應(yīng)商提供2美元/W的補(bǔ)助。美國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)一直穩(wěn)步增長(zhǎng)，在2010年達(dá)到6億美元，預(yù)計(jì)未來每年平均增長(zhǎng)26.6%，到2015年將接近20億美元。

2.2 日本儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化政策

日本自20世紀(jì)90年代以來投入大量資金支持大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的前期研發(fā)、示范項(xiàng)目建設(shè)以及后期商業(yè)化運(yùn)作，極大促進(jìn)了鈉硫電池等儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。其中，在2003～2010年日本絕緣子公司研發(fā)鈉硫電池的過程中得到了新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)至少236.2億日元的資金支持。例如項(xiàng)目Demonstrative Project of Regional Power Grids with Various New Energies，執(zhí)行期為5年(2003～2007)，其中在2004～2007財(cái)年預(yù)算分別為63.6億日元、56.5億日元、27.1億日元、11.5億日元。