連通產(chǎn)業(yè)首尾的橋梁
提及新能源，尤其是風(fēng)力與光伏發(fā)電，許多人的第一印象往往就是成排的風(fēng)車和大片的太陽(yáng)能板，而很少想到它們所產(chǎn)電能的傳輸與使用。
由于能源產(chǎn)生方式的不穩(wěn)定和不連續(xù)性，風(fēng)電盡管資源豐富，電量充沛，卻無(wú)法直接并入傳統(tǒng)電網(wǎng)；光伏因?yàn)槌杀締?wèn)題，一直以國(guó)外市場(chǎng)為主。產(chǎn)業(yè)首尾不相接的狀況，讓供需之間的不平衡，伴隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的啟動(dòng)與新能源越來(lái)越大的投資、擴(kuò)產(chǎn)而愈益明顯。
因而可以說(shuō)，解決間歇性和隨機(jī)性是新能源實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的核心問(wèn)題之一。而將電力轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，并在需要的時(shí)候以電的形式釋放的儲(chǔ)能技術(shù)，便成為最理想的鑰匙。事實(shí)上，儲(chǔ)能問(wèn)題并非伴隨新能源而產(chǎn)生的新問(wèn)題。人們一直都清楚，如果電能得以大規(guī)模儲(chǔ)存，電網(wǎng)供需不平衡的問(wèn)題便會(huì)迎刃而解，新能源將開(kāi)始造福人類。
目前，已開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)能技術(shù)主要分為物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能兩大類。物理儲(chǔ)能主要包括抽水儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等。化學(xué)儲(chǔ)能主要包括各類蓄電池、超級(jí)電容器、可再生燃料電池(如金屬—空氣電池，氫能：電解水制氫—儲(chǔ)氫—燃料電池發(fā)電)和液流電池等。
抽水儲(chǔ)能：大規(guī)模儲(chǔ)能首選
“在風(fēng)電領(lǐng)域，目前普遍使用的是抽水蓄能。”中國(guó)南車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所風(fēng)電事業(yè)部的技術(shù)總監(jiān)郭知彼說(shuō)，技術(shù)成熟、低成本、循環(huán)水利用等優(yōu)勢(shì)，使得抽水儲(chǔ)能現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模儲(chǔ)能。
抽水儲(chǔ)能是目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種儲(chǔ)能技術(shù)，是為了解決電網(wǎng)高峰、低谷之間供需矛盾而產(chǎn)生的，是間接儲(chǔ)存電能的一種方式。它利用下半夜過(guò)剩的電力驅(qū)動(dòng)水泵，將水從下水庫(kù)抽到上水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái)，然后在次日白天和前半夜將水放出發(fā)電，并流入下水庫(kù)。在整個(gè)運(yùn)作過(guò)程中，雖然部分能量會(huì)在轉(zhuǎn)化間流失，但相比之下，使用抽水蓄能電站仍然比增建煤電發(fā)電設(shè)備來(lái)滿足高峰用電而在低谷時(shí)壓荷、停機(jī)這種情況來(lái)得便宜，效益更佳。除此以外，抽水蓄能電站還能擔(dān)負(fù)調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等動(dòng)態(tài)功能，成為電網(wǎng)運(yùn)行管理的重要工具。“最有效的是抽水蓄能電站和風(fēng)能配套。風(fēng)能的隨機(jī)性太大，是最差勁的垃圾電，有了抽水儲(chǔ)能電站，垃圾電就變成優(yōu)質(zhì)電。”中科院院士何祚庥在近期的一次新能源發(fā)電入網(wǎng)和抽水蓄能建設(shè)座談會(huì)上，明確支持大力發(fā)展抽水蓄能電站。他建議從廣大農(nóng)村、小城鎮(zhèn)開(kāi)始，建立起一個(gè)結(jié)合多種新能源和儲(chǔ)能方式的、以分布式供能體系為中心的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
目前，世界主要工業(yè)國(guó)家抽水蓄能裝機(jī)比例約占總裝機(jī)容量的5%—10%。郭知彼認(rèn)為，盡管其他新興儲(chǔ)能方式正在不斷取得發(fā)展，但短時(shí)間，“電池儲(chǔ)能的污染，飛輪儲(chǔ)能的成本都是需要行業(yè)自身考慮的問(wèn)題。在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域，抽水蓄能還將是最主要的方式。”
電池儲(chǔ)能：離網(wǎng)型儲(chǔ)能空間廣闊
談到當(dāng)前的儲(chǔ)能技術(shù)，中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)兼技術(shù)委員會(huì)主任王金良在接受采訪時(shí)表示，電池儲(chǔ)能是目前最為成熟、最可靠的儲(chǔ)能技術(shù)之一。而離網(wǎng)型光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電(含獨(dú)立系統(tǒng))的發(fā)展，將成為儲(chǔ)能蓄電池高速發(fā)展的主要推動(dòng)力。
與一般蓄電池相比，儲(chǔ)能電池要求大容量，長(zhǎng)壽命(10年以上)以及適應(yīng)微電流充電、耐過(guò)充電和過(guò)放電、少維護(hù)、可以任意方向放置、低成本等特點(diǎn)。王金良認(rèn)為，鉛蓄電池恰恰具有技術(shù)成熟，可制成大容量，單位能量成本和系統(tǒng)成本低，安全可靠和再利用性好等特點(diǎn)，也是目前最實(shí)用的儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，已在小型風(fēng)力、光伏發(fā)電獨(dú)立系統(tǒng)以及中小型非并網(wǎng)電站獲得廣泛應(yīng)用。而鋰離子、氫鎳電池等先進(jìn)蓄電池成本較高，大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)還不成熟，產(chǎn)品的性能目前尚無(wú)法滿足儲(chǔ)能的要求，其經(jīng)濟(jì)性也無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。
王金良還表示，今后較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，通信、工業(yè)應(yīng)用和光伏、風(fēng)電產(chǎn)品所需的儲(chǔ)能電池將大幅度增加；海上風(fēng)能的領(lǐng)域，各種海上作業(yè)平臺(tái)，高山、沙漠、島嶼等邊遠(yuǎn)地區(qū)，全國(guó)約有100萬(wàn)條捕魚(yú)船、運(yùn)輸船等小型船只，是推廣風(fēng)力和光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的最佳應(yīng)用領(lǐng)域。這些因素將支持中國(guó)儲(chǔ)能蓄電池的高速發(fā)展，儲(chǔ)能電池有可能成為繼電動(dòng)自行車電池后的又一個(gè)新的電池發(fā)展亮點(diǎn)，出現(xiàn)“跨越式”增長(zhǎng)。
針對(duì)鉛蓄電池存在環(huán)境污染的說(shuō)法，王金良認(rèn)為，鉛蓄電池存在鉛污染風(fēng)險(xiǎn)，但污染風(fēng)險(xiǎn)不等于環(huán)境污染。他用美國(guó)的例子進(jìn)行了反駁：美國(guó)95%以上的鉛用于鉛蓄電池，而鉛蓄電池的污染“貢獻(xiàn)率”不到1.5%，美國(guó)已經(jīng)將蓄電池生產(chǎn)從鉛主要污染源中排除?？梢?jiàn)問(wèn)題不來(lái)自于鉛蓄電池本身。健全的法律法規(guī)、嚴(yán)格的監(jiān)督管理之下，污染的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)降到最低。他表示近期已經(jīng)就此方面的問(wèn)題向工信部提交了報(bào)告。
飛輪儲(chǔ)能：盡快實(shí)現(xiàn)突破
今年7月，光伏巨頭英利集團(tuán)涉足飛輪儲(chǔ)能的消息，立即引起了人們的極大興趣和關(guān)注。一向走在行業(yè)之前、擅長(zhǎng)“蛙跳”戰(zhàn)術(shù)的英利此舉，意味著中國(guó)的新能源企業(yè)正逐步走向行業(yè)最前沿的尖端領(lǐng)域。英利飛輪儲(chǔ)能設(shè)備將在年底推出樣機(jī)，“十二五”期間計(jì)劃產(chǎn)出45萬(wàn)臺(tái)。據(jù)悉，其技術(shù)已經(jīng)超過(guò)了歐美，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到了80%。當(dāng)前電機(jī)中飛輪轉(zhuǎn)速達(dá)6萬(wàn)轉(zhuǎn)/s，將來(lái)會(huì)達(dá)到14萬(wàn)轉(zhuǎn)/s，而每天僅耗費(fèi)所儲(chǔ)能的2%以下。
作為物理儲(chǔ)能方式之一的飛輪儲(chǔ)能，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是把電能通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)輪子高速旋轉(zhuǎn)，變成機(jī)械能，然后需要用電時(shí)再把機(jī)械能通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。飛輪儲(chǔ)能根據(jù)不同方式有很多應(yīng)用，應(yīng)用最廣泛的是直接儲(chǔ)存動(dòng)能并應(yīng)用動(dòng)能，比如F1賽車所采用的動(dòng)力回收系統(tǒng)。而目前尖端研究的方向就是飛輪儲(chǔ)存功能并轉(zhuǎn)化為電能應(yīng)用。
與超級(jí)電容、電池等儲(chǔ)能裝置比較，飛輪儲(chǔ)能裝置的能量密度最大。同時(shí)，由于是純物理儲(chǔ)能，穩(wěn)定可靠，對(duì)使用環(huán)境（溫度，壓力等）的要求低，還具有化學(xué)方式所不具備的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。采訪的專家表示，技術(shù)與成本的問(wèn)題，決定了其在大規(guī)模儲(chǔ)電上的短板。定位中小規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)，不斷在技術(shù)研發(fā)和成本等方面取得突破，是飛輪儲(chǔ)能近期的合理選擇。
政策支持不可或缺
專家表示，與新能源產(chǎn)業(yè)不斷完善和加強(qiáng)的政策引導(dǎo)與支持相比，儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的上層支持單薄得多。“單作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)就需要大力予以支持，促進(jìn)其發(fā)展。”郭知彼說(shuō)。
世界各國(guó)近些年來(lái)紛紛加強(qiáng)了對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的計(jì)劃和扶持。早在1986年，日本就成立了超導(dǎo)儲(chǔ)能研究會(huì)，致力實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)儲(chǔ)能的實(shí)際應(yīng)用。目前，日本已經(jīng)成為世界儲(chǔ)能領(lǐng)域的領(lǐng)先國(guó)家。而去年，美國(guó)也計(jì)劃投資6.2億美元資助先進(jìn)智能電網(wǎng)技術(shù)示范項(xiàng)目和綜合系統(tǒng)，大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)被放到了首位。
國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心張永偉博士表示，發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)不僅僅是技術(shù)手段，還應(yīng)該上升到產(chǎn)業(yè)層面，甚至國(guó)家戰(zhàn)略層面；國(guó)家應(yīng)該進(jìn)一步明確發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略意義，推動(dòng)節(jié)能環(huán)保、新能源、增強(qiáng)國(guó)家電網(wǎng)能力、提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)工程院院士楊裕生也認(rèn)為，規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)不是一個(gè)立即就能賺錢的行業(yè)，需要政府的優(yōu)惠政策，“不能等肚子餓了才去種麥子”。
