中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類生活水平的提高，能源的需求量越來越大。人類對(duì)化石能源短缺和枯竭的預(yù)期，以及全球氣候變化、大氣污染的現(xiàn)實(shí)威脅，普及應(yīng)用清潔能源的呼聲日漸高漲。其目的是以新能源和可再生能源逐步代替化石能源，保證人類能源的可持續(xù)供應(yīng)。因此，廣泛利用可再生能源，提高其在能源消費(fèi)中的比重，是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是解決能源資源短缺、能源安全的重要途徑。
可再生能源由輔助轉(zhuǎn)為主導(dǎo)
世界各國政府高度重視可再生能源的普及應(yīng)用，制定了相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃。德國政府決定，至2020年可再生能源在總能源消費(fèi)中將占到35%，至2030年將達(dá)到50%，至2050年將達(dá)到80%。
2003年，我國的能源消耗量為18億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，煤炭占69%，到2013年達(dá)到38.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，煤炭占66%。11年間能源消耗量增長(zhǎng)了一倍以上，但以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)基本沒變。煤炭的大量消費(fèi)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，PM2.5急劇升高，霧霾日趨嚴(yán)峻，人們的身體健康受到嚴(yán)重影響。為此，我國將投入2萬億元，單北京市就將投入7600億元治理霧霾。我國擁有豐富的可再生能源資源，其中陸上風(fēng)能約為2.5億千瓦，海上可開發(fā)利用的風(fēng)能約為7.5億千瓦，合計(jì)約為10億千瓦。因此，普及應(yīng)用可再生能源是解決我國能源安全問題的有效途徑。
近年來，我國風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電量迅速增長(zhǎng)。截至2013年12月底，風(fēng)能、太陽能發(fā)電的裝機(jī)容量分別為9000萬千瓦和1716萬千瓦。根據(jù)國家可再生能源發(fā)展規(guī)劃，到2020年預(yù)計(jì)我國風(fēng)能、太陽能發(fā)電的裝機(jī)容量將分別達(dá)到2億千瓦和2000萬千瓦。可再生能源在總能源消費(fèi)中將達(dá)到15%。由此可見，可再生能源正在全球范圍內(nèi)由輔助能源逐漸轉(zhuǎn)為主導(dǎo)能源。
大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展
但可再生能源發(fā)電具有明顯的間歇性、隨機(jī)性及不可控性。隨著我國風(fēng)電、光伏發(fā)電的迅速發(fā)展，其大規(guī)模并網(wǎng)面臨電力系統(tǒng)調(diào)峰、電力系統(tǒng)安全、電能質(zhì)量三大技術(shù)問題。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是解決可再生能源發(fā)電不連續(xù)、不穩(wěn)定、不可控特征的關(guān)鍵技術(shù)，是構(gòu)建智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)削峰 填谷，提高電能利用率的重要技術(shù)手段，是國家能源戰(zhàn)略的重大需求。美國LuxResearch、SKHoldings、BostonConsulting等技術(shù)咨詢公司預(yù)測(cè)，到2020年國際儲(chǔ)能市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到1000~4000億美元，并且年增長(zhǎng)率將超過30%。可見，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)正在轉(zhuǎn)化為重要的新型產(chǎn)業(yè)，將會(huì)形成巨大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
我國大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展與風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展相比極不平衡，對(duì)高安全性、環(huán)境友好的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用支持力度不夠，導(dǎo)致棄風(fēng)棄光嚴(yán)重。2012年全國風(fēng)能發(fā)電的棄風(fēng)量達(dá)200億千瓦時(shí)，甘肅省棄光率達(dá)到40%。
因此，推進(jìn)可再生能源普及應(yīng)用迫切需要大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)作支撐。
安全性是開發(fā)儲(chǔ)能技術(shù)首要因素
迄今為止，人們已經(jīng)開發(fā)出多種儲(chǔ)能技術(shù)，這些儲(chǔ)能技術(shù)各有其特點(diǎn)，根據(jù)功率、容量大小可適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。而適用于大規(guī)模儲(chǔ)能的電池儲(chǔ)能技術(shù)主要有以下三個(gè)條件：首先儲(chǔ)能技術(shù)的安全性;其次是儲(chǔ)能技術(shù)生命周期的性價(jià)比即經(jīng)濟(jì)性;第三是儲(chǔ)能技術(shù)生命周期的環(huán)境負(fù)荷即環(huán)境友好性。因?yàn)閷?duì)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)而言，由于系統(tǒng)功率和容量大，發(fā)生安全事故造成的危害和損失大，因此大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的首要要求是安全可靠。解決其安全可靠性是其重中之重。
日本NGK公司投入巨資，歷時(shí)30余年，成功地開發(fā)出可用于大規(guī)模儲(chǔ)能的鈉硫電池，并實(shí)現(xiàn)了批量化和產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)能達(dá)到100兆瓦/年。據(jù)了解2010年，訂單已經(jīng)排到2015年以后。但該電池技術(shù)以易燃的金屬鈉和單質(zhì)硫作為儲(chǔ)能介質(zhì)，系統(tǒng)本身存在著發(fā)生重大事故的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
2010年2月，一座200千瓦的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)著火，但沒有引起該公司的重視。
2011年，該公司的一座2兆瓦鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)又發(fā)生了事故。
各種電池儲(chǔ)能技術(shù)，由于其充放電循環(huán)壽命不同，而且電池系統(tǒng)報(bào)廢后，可持續(xù)利用價(jià)值也不同。有的電池儲(chǔ)能技術(shù)的充放電循環(huán)壽命為1000~2000次，有的則高達(dá)13000次以上。另外，當(dāng)電池報(bào)廢后，有的電池回收處理成本很高，有的則具有很高的可持續(xù)利用價(jià)值。所以 判斷一種電池儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，不能僅從初始價(jià)格多少來判斷，而是應(yīng)該從其生命周期性價(jià)比來判斷。
對(duì)于大規(guī)模電池儲(chǔ)能技術(shù)，由于規(guī)模大，部件多，材料用量大。因此，判斷其環(huán)境友好的標(biāo)準(zhǔn)不僅要看其使用過程中的環(huán)境友好性，而且還要看其在制造過程及報(bào)廢后的廢棄物后處理對(duì)環(huán)境的影響，即生命周期的環(huán)境友好性。
液流電池表現(xiàn)出色
在各種電池儲(chǔ)能技術(shù)中，全釩液流電池能很好地滿足大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用的條件。該電池的正、負(fù)極儲(chǔ)能介質(zhì)為不同價(jià)態(tài)釩離子的水溶液，因此具有優(yōu)異的安全性;儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率和儲(chǔ)能容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)，輸出功率可達(dá)100兆瓦，儲(chǔ)能容量可達(dá)100兆瓦;充放電能量效率可達(dá)80%，充放電循環(huán)次數(shù)在13000次以上，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)15～20年;儲(chǔ)能系統(tǒng)常溫封閉運(yùn)行，電解質(zhì)溶液為不同價(jià)態(tài)釩離子，電池報(bào)廢后仍可經(jīng)簡(jiǎn)單的處理而循環(huán)使用，集流板、端板等部件材料可循環(huán)利用，雙極板用碳板、電極用碳?xì)只蚴珰忠约胺欠鸁N類離子傳導(dǎo)膜報(bào)廢后都可作為燃料再利用。生命周期的性價(jià)比高，經(jīng)濟(jì)性好，環(huán)境負(fù)荷小。
通過十余年的研究開發(fā)和示范應(yīng)用，國內(nèi)外液流電池技術(shù)水平得到顯著提高，在關(guān)鍵材料開發(fā)、高性能電堆研制、大規(guī)模電池系統(tǒng)集成與應(yīng)用示范等方面取得重大突破，并積累了很好的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，液流電池技術(shù)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的關(guān)鍵時(shí)期。在我國科學(xué)家和企業(yè)家的努力下，通過多年產(chǎn)、學(xué)、研、用緊密合作，我國液流電池技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。通過新一代高功率密度液流電池技術(shù)開發(fā)，進(jìn)一步提高電池系統(tǒng)的性價(jià)比、可靠性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了其國產(chǎn)化和規(guī)?；a(chǎn)，形成了具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的體系，這是實(shí)現(xiàn)液流電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。
國家應(yīng)進(jìn)一步加大并持續(xù)對(duì)大規(guī)模電池儲(chǔ)能技術(shù)研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的支持力度;制定大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展路線圖，凝聚產(chǎn)、學(xué)、研、用共識(shí)，制定大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策，加大對(duì)具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)的儲(chǔ)能企業(yè)的扶持力度;建立大規(guī)?；瘜W(xué)儲(chǔ)能新興產(chǎn)業(yè)，搶占國際新能源產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。
