□中國工程院院士 楊裕生
一、化學法規(guī)模蓄電的重要性
針對電網(wǎng)的“晝夜峰谷差”調(diào)節(jié)的需要，抽水儲技術(shù)已很成熟而且難以替代，而且隨著核能發(fā)電的發(fā)展，抽水儲電站益顯重要。太陽能發(fā)電，從總體上講正好補充電網(wǎng)白天用電高峰之需，只是云層的影響引起短時間發(fā)電量的波動，要求以蓄電進行調(diào)節(jié)。（“太陽能白天發(fā)電，蓄電留著晚上用”的逆向“調(diào)谷”模式，難得經(jīng)濟效益，在路燈等局部有些使用價值，不宜規(guī)模推行。）風能發(fā)電受風速的影響更難捉摸，因而是規(guī)模蓄電的主要服務(wù)對象。但是幾十萬千瓦“整起整落”、響應(yīng)緩慢的抽水儲技術(shù)很難與之匹配，從而顯出了化學法規(guī)模蓄電在風能發(fā)電中應(yīng)用的重要性。用電大戶的蓄電和軍用蓄電更應(yīng)使用化學法規(guī)模蓄電。
二、各種化學蓄電技術(shù)水平正在快速提高
各種用途對規(guī)模蓄電的要求各有側(cè)重，應(yīng)綜合考慮需求目標和蓄電手段。高安全可靠性是規(guī)模蓄電的首要要求，裝置的工作溫度范圍、比能量、易維護性、環(huán)境友好性也應(yīng)是考察的內(nèi)容。
各種蓄電裝置性能的比較是相對的，而且是隨著各自的技術(shù)進步而變的，既不可過分強調(diào)某些性能以偏蓋全，也不可“一眼看死”而認定它無出頭之日。以鉛酸電池為例，過去認為它循環(huán)壽命短，而國外70%DOD情況下循環(huán)壽命可達4500次（2005年）乃至6000次（2009年）。如果我國過去10年中有支持燃料電池的十分之一的力度來支持鉛酸電池的研發(fā)，其循環(huán)壽命短的問題絕不會有今天如此大的差距。“運行和維護費用高等缺點”其實也漸成歷史，現(xiàn)在我國已能大量生產(chǎn)密封膠體免維護鉛酸儲能電池了。至于“失效后的回收難題”，也要實事求是分析。垃圾箱里什么樣的廢電池都常見，唯獨見不到廢鉛酸電池！哪兒去了？全都回收了。可見，鉛酸電池的回收并不是難題，而且是最為完全徹底的?，F(xiàn)在的問題是，“山寨”型作坊用土法從廢鉛酸電池中提取鉛會造成環(huán)境污染，其根本原因是政府部門沒有及早、認真對待。這一點，對比一下國外鉛酸電池的回收、再生政策措施，情況就很清楚了。據(jù)了解，最近有關(guān)部門已開始重視，不失為亡羊補牢之舉；一些有社會責任心的大型鉛酸電池公司也在籌建環(huán)保型的鉛再生廠，雖然他們明知這是虧本的買賣。希望政府部門能出臺系統(tǒng)的政策、措施，下大決心把這件好事領(lǐng)導(dǎo)好、辦到底。
綜合衡量安全性、成熟性、經(jīng)濟效益等因素，鉛酸電池占有較大優(yōu)勢。國外最大的鉛酸電池蓄電站容量40兆瓦時，10年前就建成了；我國也已有了百千瓦級的裝置。江蘇雙登集團表示愿意提供兆瓦級鉛酸電池參與演示蓄電站的建設(shè)。
鋰離子電池技術(shù)進步速度飛快，真可謂日新月異。有些前幾年還存在的問題，到去年、今年就已解決或基本解決了。目前國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)正用鋰離子電池分別建設(shè)演示性兆瓦級風電場蓄電站和調(diào)峰蓄電站，是大規(guī)模應(yīng)用的前奏。特別令人關(guān)心的電池安全性問題的解決也有很大進展，天津大學與天路公司合作研制成功的400安時鈦酸鋰—磷酸鐵鋰電池被稱為“木頭電池”，就是一例。
三、規(guī)模蓄電技術(shù)經(jīng)濟效益的判據(jù)
作為商業(yè)運行的規(guī)模蓄電，經(jīng)濟效益必須作為一個十分重要的問題加以考慮。應(yīng)該有客觀的判據(jù)來統(tǒng)一衡量各種不同類型蓄電裝置的經(jīng)濟效益。我們將蓄電裝置的初始投資、能量轉(zhuǎn)換效率、充放電深度、循環(huán)壽命、維護成本五項性能與電能的“進價”、“出價”掛鉤，推導(dǎo)出包含此七項指標的關(guān)系式，以計算規(guī)模蓄電裝置的經(jīng)濟效益指數(shù)——YCC指數(shù)（如圖所示）。（論文將發(fā)表在《電池》雜志上）
當計算出的YCC指數(shù)值 > 1時，表示蓄電企業(yè)盈利。
遺憾的是，按照目前收集的參數(shù)代入上式計算，除長壽命的鉛酸電池和超級電容器外，鋰離子電池、鈉硫電池等大部分的化學電源在規(guī)模蓄電中尚不能取得經(jīng)濟效益。
四、贊成大力發(fā)展液流電池蓄電技術(shù)
規(guī)模蓄電就是一個典型的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。正因為是新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展路徑尚在探索中，技術(shù)更遠未成熟。應(yīng)該有選擇地安排幾種蓄電技術(shù)在競爭中發(fā)展，在發(fā)展中競爭，未來讓市場作裁判。
液流電池體系繁多，籠統(tǒng)地說具有能量轉(zhuǎn)換效率較高、循環(huán)壽命長、蓄電容量大、選址自由、可深度放電、系統(tǒng)設(shè)計靈活、安全、與環(huán)境隔絕而難形成污染、維護費用較低等優(yōu)點，是發(fā)展前景很好的大規(guī)模高效蓄電技術(shù)之一。所以，我贊成發(fā)展液流電池蓄電技術(shù)，選擇有優(yōu)勢的體系加緊研究，繼續(xù)克服缺點，提高水平，將上述潛在的優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的優(yōu)勢，全面地在同一個液流電池上發(fā)揮出來。
五、要一分為二評價全釩液流電池技術(shù)
現(xiàn)在，我國正在形成全釩液流電池的研發(fā)熱潮，這與全釩液流電池基本具有上述液流電池的優(yōu)點分不開，也因為我國有一定的釩資源。
但是要請注意，北京普能世紀科技有限公司以300萬美元收購了加拿大VRB公司，經(jīng)濟危機只是VRB公司支撐不下去的客觀因素；住友電工（SEI）作為日本釩電池的開發(fā)商和供應(yīng)商，前不久來人宣稱，該公司從2006年起已停止生產(chǎn)新的全釩電池，停止生產(chǎn)的原因是在日本沒有市場，并稱其全釩液流電池系統(tǒng)的總能量轉(zhuǎn)換效率僅60%左右。釩和離子交換膜成本高造成電池系統(tǒng)價格昂貴，也是此電池的一個弱點。維護費用主要取決于蓄電裝置的復(fù)雜程度和穩(wěn)定性，固態(tài)電極的電池似乎更占優(yōu)勢！
所以，我既贊成研發(fā)全釩液流電池技術(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，又建議不要都去跟風、走“獨木橋”。
六、要大力發(fā)展有自主知識產(chǎn)權(quán)的液流電池新技術(shù)
我不贊成將“國外有應(yīng)用的實例”作為我國選擇、支持研發(fā)蓄電技術(shù)（以及任何其他技術(shù)）的重要根據(jù)。要認清，這是一條扼殺自主創(chuàng)新的大棒！這種片面性的思維邏輯在我國科技界（尤其是我國的科技管理部門）有相當?shù)钠毡樾?，副作用不小，切切不可助長。張華民研究員在其作為首席科學家的“973”計劃“大規(guī)模高效液流電池儲能技術(shù)的基礎(chǔ)研究”項目中，就特別安排了一個專題研究液流電池新體系。在此專題中，我們重點研究單液流電池新體系，其負極活性物質(zhì)為流動的液態(tài)氧化還原電對，充電時活性物質(zhì)在負極上沉積，放電時溶回電解液；正極活性物質(zhì)為固態(tài)，與通常的電池類似。現(xiàn)在，堿性溶液的鋅/鎳單液流電池和酸性溶液的銅/鉛單液流電池，在面容量高、壽命超長的正極制備技術(shù)、制止負極枝晶生長技術(shù)、內(nèi)并—外串電池成組技術(shù)、旁路電流截止技術(shù)、單液流電池系統(tǒng)集成與控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)都已取得突破性進展，申請了若干專利，并已制成小型樣機。這類有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的單液流電池只有一個溶液，故不需用昂貴的離子交換膜；電池結(jié)構(gòu)簡化，制作成本降低；活性物質(zhì)價格低廉，顯示出強勁的競爭力。相信它們在“十二五”期間將會得到大力支持，加快工程化研究，及早進入批量化生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)，以滿足急迫的規(guī)模蓄電需要。
