中國儲能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。
中國科學(xué)院電工研究所教授陳永翀在儲能電池專場，發(fā)表了題為"儲能電池技術(shù)發(fā)展方向探討"的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
陳永翀：很高興有機(jī)會跟大家交流，關(guān)于儲能電池技術(shù)發(fā)展方向的探討。有些觀點不一定是對的，借此機(jī)會跟大家交流。我是中科院電工研究所儲能技術(shù)研究組組長陳永翀。
之所以發(fā)展儲能，核心點在于新能源，尤其是光伏和風(fēng)力發(fā)電，是間歇的、不穩(wěn)定的，因此需要儲能系統(tǒng)配合，提供穩(wěn)定可靠的電力。我想強(qiáng)調(diào)這一點應(yīng)該是發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)的“不忘初心”。我們看現(xiàn)在國際和國內(nèi)的儲能應(yīng)用市場發(fā)展，國際市場儲能用得比較多的還是光伏、風(fēng)電規(guī)模比較大的地區(qū)，也可以對比我們國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r。我認(rèn)為儲能的作用雖然不僅僅是為新能源發(fā)電配套服務(wù)，但我們要記住這是當(dāng)前和未來發(fā)展儲能的核心。稍候會談到儲能的其他應(yīng)用場景。
我想跟大家一起回顧一下儲能的發(fā)展歷史。20世紀(jì)70年代我國開始發(fā)展抽水儲能。因為當(dāng)時要發(fā)展核電，核電需要穩(wěn)定運(yùn)行，無論是白天還是黑夜。在深夜用戶側(cè)低谷用電時依然要滿功率的發(fā)電，因此需要抽水蓄能和核電配合使用。
近幾年儲能之所以越來越受重視，是由于最近10年新能源光伏、風(fēng)電的發(fā)電成本快速下降了。在最初大家沒有考慮儲能成本的重要性，因為光伏、風(fēng)電太貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于儲能的成本，所以儲能的問題并不尖銳。沒想到今天的風(fēng)電、光伏價格快速下降，已經(jīng)接近平價上網(wǎng)了。新能源規(guī)模發(fā)展的不穩(wěn)定性、間歇性需要儲能配合，儲能的成本問題便凸顯出來了。
儲能包括本體技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，二者都很重要的。我是做本體技術(shù)的研究，但我們不能忽視應(yīng)用技術(shù)。儲能本體技術(shù)又分為四大分類，物理儲能、化學(xué)儲能、電化學(xué)儲能、儲熱蓄冷。從本體技術(shù)來說，我們把電池歸為電化學(xué)儲能類。2018儲能產(chǎn)業(yè)報告分類里跟這個分類有所不同，把電池稱之為化學(xué)儲能。我個人認(rèn)為從長遠(yuǎn)來看，最好把電化學(xué)儲能和狹義的化學(xué)儲能分開?；瘜W(xué)反應(yīng)都涉及到電荷的轉(zhuǎn)移的，如何電荷對外做功，可以稱為電化學(xué)儲能，例如電池和超級電容器；如果電荷僅僅是內(nèi)部轉(zhuǎn)移不對外做功，可以稱之為化學(xué)儲能，例如儲氫和儲碳。作為儲能電池本體技術(shù)，又包括電池的模塊技術(shù)和電池的系統(tǒng)技術(shù)。我認(rèn)為對于大型儲能電池系統(tǒng)而言，在未來，模塊技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的融合設(shè)計非常重要。很多外部系統(tǒng)需要考慮的因素，是否可以放在大型電池內(nèi)部來加以考慮設(shè)計，這里面有許多可以交流的地方。
我們喜歡模塊化的東西，因為只需要模塊的插拔，對于系統(tǒng)組裝來說很方便。但對于電力系統(tǒng)的用戶來說，整個的儲能電站對他來講才是模塊、基本單元。這個基本單元里面應(yīng)該可以有很多模塊和系統(tǒng)之間的互動結(jié)構(gòu)，未來還會有顛覆性的技術(shù)，這是我的看法。
作為儲能電池的應(yīng)用技術(shù)，BMS、PCS、EMS很重要。目前在做的很多示范項目，電池廠家跟電力系統(tǒng)、電網(wǎng)直接對接，電網(wǎng)也可能會直接介入電池系統(tǒng)的設(shè)計，甚至指定說我要某某廠家的電池。在未來，我認(rèn)為中間會有獨(dú)立的第三方提供儲能服務(wù)，這個第三方會跟金融、保險公司合作，它可以跟電網(wǎng)應(yīng)用端承諾系統(tǒng)的安全性及其壽命，因為電網(wǎng)公司并不需要電池資產(chǎn)，電池性能會逐步衰退直至報廢，電網(wǎng)公司需要的是安全可靠的儲能服務(wù)，而不是儲能電池。
現(xiàn)在很多電池廠做集裝箱儲能電池系統(tǒng)來跟電網(wǎng)對接，我認(rèn)為未來不是這個模式。未來會出現(xiàn)獨(dú)立的第三方，儲能系統(tǒng)集成服務(wù)商，他的技術(shù)核心就是儲能應(yīng)用技術(shù)。目前的標(biāo)準(zhǔn)不太清晰，界面在什么地方也不知道，因為EMS跟電力有交叉，BMS跟電池模塊有交叉，所以現(xiàn)在不確定第三方與電池方及電網(wǎng)方的界面在哪里，缺乏標(biāo)準(zhǔn)，以后的標(biāo)準(zhǔn)需要逐步建立起來。以后應(yīng)該有獨(dú)立的第三方，儲能系統(tǒng)集成服務(wù)商，而不是由電池廠家直接跟電網(wǎng)公司對接。
儲能的發(fā)展，核心是跟光伏、風(fēng)力配套，當(dāng)然在儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的早期還有其他很多應(yīng)用場景。這三天的會議也在討論各方面的應(yīng)用場景。但從電池的角度來看，可以分為三大類：
第一，容量型電池，電池倍率小于0.5C，應(yīng)用于容量型儲能，例如調(diào)峰；
第二，功率型電池，電池倍率大于2C，應(yīng)用于功率型儲能，例如調(diào)頻；
第三，能量型電池，介于之間的1C左右，應(yīng)用于復(fù)合儲能場景。
沒有任何一種電池路線適用于所有的場合，有時候需要功率型，有時候需要容量型，有時候需要混合搭配。
我們電池想往儲能方向去應(yīng)用去發(fā)展，尤其是鋰離子電池。手機(jī)電池，第一要求是高能量密度，這樣可以加長待機(jī)時間。手機(jī)電池對能量密度有迫切的需求，現(xiàn)在的智能手機(jī)大多是一天一充甚至一天幾充。當(dāng)鋰離子電池往儲能方向走，從原來高能量密度為第一要求，變成低成本為第一要求，還有長壽命、高安全和易回收。一塊手機(jī)電池有賣30元，也有賣100元，而作為大型儲能電站電池來說，對成本非常敏感。我們現(xiàn)在考慮各種電池的性能發(fā)展時，不僅看性能如何，首要的還是看成本。
涉及成本時，它有一個發(fā)展過程，不能一步到位。大概分為四個階段：
第一階段，開發(fā)非調(diào)峰功能的儲能電池技術(shù)和市場，包括移動儲能、調(diào)頻儲能等；
第二階段，短期是5-10年，低于峰谷電價差的度電成本，但這并不是儲能電池發(fā)展的最終目標(biāo)。峰谷電價差套利很被動，當(dāng)你上了很多儲能，峰谷的差異會有所變化，因此它是一個偽命題，短期來說是有用的，長期來說有問題。
第三階段，中期是10-20年，低于火電調(diào)峰和調(diào)度的成本，這樣才能逐步規(guī)模應(yīng)用于電網(wǎng)。
第四階段，長期是20-30年，儲能最重要的和風(fēng)力光伏匹配使用，因此長遠(yuǎn)的成本一定要低于同時期風(fēng)光發(fā)電的成本。否則，寧愿棄風(fēng)棄光，也不會上儲能。
中國儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要注意中國的兩個特點、國情：
第一，中國是發(fā)展中國家，不是發(fā)達(dá)國家。我們經(jīng)常說歐洲、美國、日本儲能發(fā)展如何，他們是發(fā)達(dá)國家，我們是發(fā)展中國家。電價和電力市場結(jié)構(gòu)是完全不同的。
第二，雖然中國是發(fā)展中國家，但中國的電網(wǎng)非常堅強(qiáng)，可以說穩(wěn)定性是世界數(shù)一數(shù)二。
這就是我國儲能發(fā)展面臨的實際情況。所以，現(xiàn)在國內(nèi)儲能電池大部分面向海外市場，出口歐洲、澳洲、美國。
儲能系統(tǒng)成本和新能源發(fā)電系統(tǒng)成本還是偏高，在未來，系統(tǒng)的能耗要仔細(xì)計算，可能不是現(xiàn)有的能耗計算方法，應(yīng)該把裝備、生產(chǎn)環(huán)境的能耗放進(jìn)去。換句話說應(yīng)該是設(shè)想未來在完全新能源的供電環(huán)境，我們所有的一切都由新能源供應(yīng)，蓋房子、裝備、生產(chǎn)，在這樣的環(huán)境下生產(chǎn)光伏系統(tǒng)、風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)，才能體現(xiàn)真正的能耗是怎樣的，是否是可持續(xù)發(fā)展。而不是像現(xiàn)在，僅僅計算從二氧化硅到光伏板的制造過程的能耗。
去年我們跟著秘書長走南闖北，走訪調(diào)研了90家企業(yè)和18家儲能項目，收獲頗豐，有以下四點：
1、儲能應(yīng)用場景較多，國外以澳洲、美國和德國為代表，儲能市場已起步發(fā)展；國內(nèi)已有的儲能技術(shù)主要應(yīng)用在成本相對較高的剛需場景或示范場景。
2、目前已經(jīng)商業(yè)應(yīng)用的儲能電池，包括鋰離子電池和鉛炭電池，在降成本方面已經(jīng)接近極限，若要進(jìn)一步提高1倍以上的性價比，必須有新的顛覆性的技術(shù)突破或工藝突破。
3、缺乏適用于電力調(diào)峰的低成本的容量型儲能電池，也缺乏適用于電力調(diào)頻的安全的功率型儲能電池。
4、在各類儲能技術(shù)應(yīng)用體系中，低成本、長壽命、高安全和易回收是業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點。
我們要高度重視大型電力儲能電池技術(shù)的基礎(chǔ)創(chuàng)新研究和知識產(chǎn)權(quán)的布局，推動開展儲能電池技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)商業(yè)共享?，F(xiàn)有各類儲能電池存在危機(jī)。當(dāng)然任何時候都存在問題，所以大家不需要害怕。鉛酸電池在回收方面做得很棒，這是鋰電池應(yīng)該好好向鉛酸電池學(xué)習(xí)的地方。當(dāng)然鉛酸電池如果回收不規(guī)范會帶來很大的污染，一旦規(guī)范化，原料成本又上去了。液流電池系統(tǒng)效率較低，運(yùn)維較復(fù)雜。鋰離子電池回收成本高，具有安全隱患。
不是所有的電池都可以稱為儲能電池。一定要從應(yīng)用問題、電力儲能對電池要求的角度開發(fā)儲能電池新技術(shù)。廣義來說，儲能電池系統(tǒng)的功率至少要大于1KW，而狹義的電力儲能電池系統(tǒng)，1MW才是基本單位。有的電池適合消費(fèi)類手機(jī)，有的電池適合大型儲能使用，它甚至無法做小。天生我才必有用，發(fā)揮各自特點。用做小電池的思路做小電池，用做大電池的思路做大電池。
我們在做鋰漿料電池，什么是鋰漿料電池？電池全部或者部分電極由漿料態(tài)電極構(gòu)成。由于它是超厚的電極，其制造成本可以大大降低。它是漿料態(tài)的，我們可以做一定程度的內(nèi)部再生，達(dá)到長壽命使用的要求。在安全性方面，漿料電池固液可以分離，分離后便是安全品，危險品和安全品的運(yùn)輸費(fèi)用相差很大。這是漿料電池安全性方面的優(yōu)勢。另外，漿料厚電極方便回收再生。
沒有任何一種電池可以用于所有的場景，既然漿料電池做的是超厚電極，顯然就不能作為功率型用，應(yīng)該是容量型儲能電池。它犧牲了4-5%的能量效率，我們說有舍有得，你看看犧牲某部分性能，再換取另外一部分性能的獲得。
我們要在三方面做電池工作：
第一，結(jié)構(gòu)技術(shù)突破，集流內(nèi)阻解耦結(jié)構(gòu)，沒有這個結(jié)構(gòu)無法做鋰漿料電池。
第二，材料技術(shù)突破，開發(fā)柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備技術(shù)。
第三，制造技術(shù)突破，開發(fā)超厚漿料電極的制造技術(shù)。
我們在做中試，正在積累數(shù)據(jù)，不久以后我們會推出第一代中試產(chǎn)品。這是我們的中試基地。
大家非常熟悉這張圖，為什么在大功率、大容量時，電池不可以應(yīng)用？鉛酸電池單體可以做到1000-2000Ah，大家可以比較一下。未來新型儲能電池是否有可能單體功率大于100KW，有人說不可能，現(xiàn)在做到1KW都已經(jīng)很困難的，但我認(rèn)為這是有可能的，需要顛覆性的技術(shù)。10年或者20年后的儲能電池如何，還是今天的電池嗎？大家可以想象，做未來的事情。
儲能系統(tǒng)的組合概念。對于電網(wǎng)來說，儲能系統(tǒng)是一個黑匣子，只要能儲電和放電就行，至于里面是用一類電池還是一個大型的化學(xué)化工機(jī)械復(fù)合系統(tǒng)，電網(wǎng)用戶是不管的。因此，未來大型儲能系統(tǒng)還有很多創(chuàng)新的空間，而不僅局限于現(xiàn)在單一儲能電池系統(tǒng)的考慮。
知識產(chǎn)權(quán)很重要，一是競爭力評估，二是交易。知識產(chǎn)權(quán)得不到保護(hù)，談創(chuàng)新是很困難的。知識產(chǎn)權(quán)問題也是中美貿(mào)易摩擦的核心點，知識產(chǎn)權(quán)不是全部，但它是非常重要的一點。
這是我們的技術(shù)方向，現(xiàn)在有76項專利。
我們要根據(jù)儲能電池技術(shù)的水平實事求是發(fā)展儲能產(chǎn)業(yè)，我們示范的目的是積累應(yīng)用數(shù)據(jù)，開發(fā)應(yīng)用技術(shù)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用問題，評估應(yīng)用經(jīng)濟(jì)。在本體技術(shù)基本安全可靠的情況下才能做規(guī)模示范，不要貿(mào)然做大型的，這很燒錢。當(dāng)前針對霧霾問題和尖峰電力短缺問題出臺政策，發(fā)展儲能。
以上四個觀點發(fā)表在《中國能源報》，謝謝大家！
