中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月8日，中國(guó)工程院院士楊裕生出席了由中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)舉辦的“儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)與分布式能源中的應(yīng)用”高層研討會(huì)，并在大會(huì)上發(fā)表了主題演講。以下為演講內(nèi)容：
各位同志上午好！我想和剛才幾位講的有一些類似的，也有一些不一樣的，剛才李所長(zhǎng)講的電動(dòng)車很重要，先搞電動(dòng)車再搞儲(chǔ)能，大規(guī)模電網(wǎng)和微電網(wǎng)現(xiàn)在都不是那么很急迫。我覺得前一條我很贊成，電動(dòng)車應(yīng)該加緊發(fā)展，大電網(wǎng)和微電網(wǎng)和分布式電網(wǎng)我覺得還是很好地來(lái)重視發(fā)展蓄電的問題。
儲(chǔ)能安全性和經(jīng)濟(jì)性非常重要，儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池的要求基本是相關(guān)，第一個(gè)安全性要求，就是事故概率要低，第二個(gè)價(jià)格要低。價(jià)格低最近有新的情況。鋰離子電池過去認(rèn)為很貴，半個(gè)月前三星公司要求一個(gè)18650的電池賣1美元，是8瓦時(shí)，就是一個(gè)瓦時(shí)只有8毛錢不到。這個(gè)和我們概念里面3塊錢甚至于4塊錢的一瓦時(shí)的概念完全不一樣。中國(guó)現(xiàn)在鋰離子電池的價(jià)格也在降，2個(gè)月前我在山東壽光考察，壽光的鋰離子電池有一家公司也得到國(guó)家1.5億的支持，18家公司之一。它的鋰離子電池有兩種價(jià)錢，800次壽命的那種是1.1元每瓦時(shí)，壽命更長(zhǎng)到1000多次的是1.3元?，F(xiàn)在不能認(rèn)為電池價(jià)格都是很高，不是這么回事。但是國(guó)家的價(jià)格現(xiàn)在參差不齊，第三是電池壽命要長(zhǎng)，就是單次循環(huán)使用的成本就低了。第四是能量轉(zhuǎn)換效率要高，剛才說高物理儲(chǔ)能是75%左右，化學(xué)儲(chǔ)能像鋰離子電池在95%以上。在發(fā)動(dòng)系統(tǒng)里面提高一個(gè)百分點(diǎn)都是可喜的進(jìn)步，在儲(chǔ)能里面，將來(lái)提高儲(chǔ)能的效率也是很重要的。第五比能量高，這樣體積和重量就能減少。第六要易維護(hù)，這些都牽扯到蓄電的經(jīng)濟(jì)效益問題。第七是比功率高，這個(gè)是動(dòng)力電池的要求，第八環(huán)境友好?，F(xiàn)在不存在理想的電池，所有這些要求再一個(gè)電池上都要全滿足是很困難的，都在努力不斷地提高它的質(zhì)量和性能。
蓄電技術(shù)的先進(jìn)性首先體現(xiàn)在安全性，所謂安全，第一就是不燃、不炸。在確保安全的前提下再講究比能量和比功率。安全性就是事故概率。
我們講日本的鈉硫電池，它已經(jīng)做到40兆瓦時(shí)一個(gè)電站，它本來(lái)運(yùn)作了20年左右沒有發(fā)生事故，但是前年2月和9月連續(xù)燒了兩個(gè)電站，9月份的電站燒火了兩個(gè)星期。它把事故概率算了一下相當(dāng)于10-3/站.年，如果容量加大了以后危險(xiǎn)性升高，危險(xiǎn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)指標(biāo)，這個(gè)是10-5-10-6/站.年，要是按照單位能量的安全性來(lái)比，鈉硫電池的安全性很差，我這里舉鈉硫電池不是說其他的電池沒有問題，現(xiàn)在還沒有一個(gè)完全理想的問題，事故概率只是一個(gè)相對(duì)的一個(gè)概念。
近兩年鋰離子電池電動(dòng)車的事故發(fā)生也多，杭州的、巴黎、上海、深圳，甚至美國(guó)都有事故發(fā)生。鋰離子電池帶有固有的不安全性，另外它的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)比較大。波音787飛機(jī)使用日本湯淺電池，改進(jìn)后6月4日又發(fā)生燃燒。因此，鋰離子要做的很安全還需要努力。[page]
要承認(rèn)電池組像汽油箱那樣，是有危險(xiǎn)本質(zhì)的。
鋰離子電池的安全有好多原因，這里面簡(jiǎn)單做一些分析，比如說CoO2是強(qiáng)氧化劑，生成CO2、O2，氣壓升高，電池外短路，使外部使用時(shí)溫升高，隔膜會(huì)發(fā)生熱收縮，引起電池內(nèi)部短路，針對(duì)性改進(jìn)安全性，電極材料和電解液都在進(jìn)行改造。
另外，電池性能對(duì)蓄電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益非常重要。
我們提供一個(gè)公式，把進(jìn)來(lái)的電價(jià)和出去的電價(jià)，能量轉(zhuǎn)換效率還有輸出1瓦時(shí)的投資，循環(huán)壽命和充放深度，加上運(yùn)營(yíng)成本，這些都在一個(gè)公式里面計(jì)算，這個(gè)UCC指數(shù)大于1表示這個(gè)企業(yè)是可以盈利的。
根據(jù)公式得到的啟示，如果一個(gè)儲(chǔ)能裝置的循環(huán)壽命為五千次，電價(jià)進(jìn)和電價(jià)出是1.5元和0.8元，一瓦時(shí)輸出投資是4千元，運(yùn)營(yíng)成本是0.10元，能量轉(zhuǎn)換效率為75%，YCC等于0.67，表示儲(chǔ)能企業(yè)要虧本，如果等于1的話，初投資降到2500塊錢一個(gè)千瓦時(shí)，保持壽命是5千次，如果循環(huán)壽命提高到8千次，初投資是4千塊錢一千瓦時(shí)，就相當(dāng)于抽水蓄能的電站，這個(gè)抽水蓄能能夠盈利說明它的壽命特別長(zhǎng)。
所以長(zhǎng)壽命的鉛酸電池盒超級(jí)電容器有經(jīng)濟(jì)利益，其他的電池都不行。最近鋰離子電池如果壽命延長(zhǎng)了，價(jià)格又降了鋰離子電池就有可能盈利了。
有人提出可再生燃料電池，就是電解水制氫，儲(chǔ)氫，再用PEMFC發(fā)電，總能量轉(zhuǎn)換是35%。因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)換效率不高，電池系統(tǒng)復(fù)雜而且比較貴，所以YCC指數(shù)就比較低了。
非并網(wǎng)風(fēng)電可以電解水制氫，儲(chǔ)氫，這個(gè)氫不要再用于發(fā)電，而是可以用于做二氧化碳的轉(zhuǎn)換成甲烷，或者煤的加氫液化，這樣的話氫是核算的，而且減少碳的排放。
第二個(gè)問題我想介紹鉛酸電池是儲(chǔ)能電池的首選，因?yàn)檫@個(gè)電池的市場(chǎng)份額最大，使用范圍最廣，占可充電電池的89%，全求十億輛汽車，每輛一組電池遠(yuǎn)未過時(shí)。優(yōu)點(diǎn)突出，安全性高，價(jià)錢技術(shù)成熟，功率特性和高低溫性能優(yōu)越，另外有萬(wàn)AH大型電池，運(yùn)行多少年都是很成熟的，每個(gè)系統(tǒng)都有幾個(gè)兆瓦是的儲(chǔ)能。
鉛酸電池的缺點(diǎn)也在大改進(jìn)，循環(huán)的壽命比較短，冶煉、制造、再生當(dāng)中可能鉛污染。這個(gè)是看各個(gè)國(guó)家不一樣，中國(guó)有污染，像美國(guó)和歐洲已經(jīng)不把鉛酸電池作為污染企業(yè)。
鉛酸電池有三項(xiàng)技術(shù)，一個(gè)是做創(chuàng)新電池，國(guó)家能源局今年組織了鑒定，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。[page]
第二個(gè)先跟技術(shù)在電池里面加氫氣和氧氣的復(fù)合，進(jìn)一步提高安全性。 三是電池再生的節(jié)能、高收率、濕法的技術(shù)這樣會(huì)治理污染?？稍偕U提取率大于98%，能耗降低一半，這是我們北京化工大學(xué)做的工作，現(xiàn)在正在浙江進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。
應(yīng)該改變對(duì)鉛酸電池的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，美國(guó)在2001年，就是12年前就建成的40兆瓦時(shí)的鉛酸電池的蓄電站，規(guī)模還不算小?，F(xiàn)在又在建一個(gè)200兆瓦時(shí)的，這個(gè)規(guī)模應(yīng)該是更大的。
美國(guó)奧巴馬上臺(tái)之后，曾經(jīng)對(duì)鉛酸電池做了兩個(gè)支持，都是3千多萬(wàn)，相當(dāng)于人民幣4.7億資助兩種新型鉛電池，用25100萬(wàn)美元，資助高能密度納米炭。我們國(guó)家部委是一毛不拔，不但不給錢還限制鉛酸電池的發(fā)展。
因?yàn)槲覀冇行┕賳T受到鉛污染事件的煩惱，到處說鉛酸電池污染環(huán)境，這個(gè)很不在理就好像豬肉污染環(huán)境一樣可笑，我下面舉一個(gè)例子，養(yǎng)豬廠的生產(chǎn)過程當(dāng)中要產(chǎn)生糞便和廢水，電池生產(chǎn)過程中有含鉛和服務(wù)的排放，如果養(yǎng)豬廠和糞便和廢水控制好，不讓它進(jìn)入環(huán)境，所以我們感覺到豬肉很香，如果也不讓鉛和廢水污染環(huán)境，所以這個(gè)電池就很好，所以不是電池污染環(huán)境，而且沒有處理好三廢的處理。
這是我們電池公益協(xié)會(huì)對(duì)于各種二次電池的市場(chǎng)預(yù)測(cè)，可以看到鉛酸電池盒鋰離子電池的增長(zhǎng)速度是最快的，在長(zhǎng)期里面占第一位。2020年，橫坐標(biāo)最后的是2020年鉛酸電池還是在主要的，鋰離子電池比例要增加，比現(xiàn)在10%左右比例要增加，但是鉛酸電池本身還在增長(zhǎng)，到2025年他們預(yù)測(cè)鉛酸電池仍然以相當(dāng)高的速度增長(zhǎng)。
第三個(gè)問題我想介紹的是鋰離子性能也在不斷的提高，優(yōu)點(diǎn)很突出，高比能量，高比功率，壽命是最長(zhǎng)的，高能量轉(zhuǎn)換效率。不足是，有的體系安全性較差，價(jià)格還不夠低。針對(duì)不足鋰離子電池有三方面的進(jìn)展，一個(gè)是提高了比功率和壽命，搞的是電容性的鋰離子電池，就是在LiFePO4正級(jí)中加了活性團(tuán)，在2011年6月再一個(gè)會(huì)上公布的，有功率性和能源性的，低溫性能也有提高。
第二個(gè)是新材料國(guó)產(chǎn)化，提高了安全寫和降低成本。包括我們隔膜，還有高性能活性炭，還有電解質(zhì)也國(guó)產(chǎn)化了，還有新的電解質(zhì)對(duì)水不敏感的。第三個(gè)是存儲(chǔ)技術(shù)，電池管理系統(tǒng)BMS技術(shù)水平有很大的提高，所以使大量的電池進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)，壽命相對(duì)有了明顯的提高。這些新技術(shù)出來(lái)之后，我們鋰離子電池使用就更加的安全和成本更加低了。
四是液流電池技術(shù)現(xiàn)在迅速發(fā)展。
另外一個(gè)是鋅鎳單液流電池，這個(gè)電池效率比較高，不用隔膜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉?，F(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行工程化的開發(fā)，20個(gè)千瓦交付廣西大學(xué)使用，最近也是提供了50個(gè)千瓦的系統(tǒng)，現(xiàn)在正在開發(fā)300安的電池，單體開始試制，美國(guó)紐約城市大學(xué)在跟隨開發(fā)，它搞的集合比我們現(xiàn)在的集合還要大，因?yàn)樗慕?jīng)費(fèi)比我們多，現(xiàn)在我們經(jīng)費(fèi)比較緊張。他們制定了工程和計(jì)劃，日本也開始研究，這也是很難得的外國(guó)人跟著中國(guó)人做。[page]
最后我想討論幾個(gè)問題，一個(gè)是各種電池將在競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展，長(zhǎng)期共存。新電池如雨后春筍一樣，研發(fā)熱潮空前高漲。所以我覺得一個(gè)要熱情歡迎，第二個(gè)要嚴(yán)防忽悠，現(xiàn)在中國(guó)也有人忽悠，外國(guó)也忽悠到中國(guó)來(lái)了，包括韓國(guó)的，包括德國(guó)，美國(guó)的日本的一些人都說他們有新的電池，他們?cè)谧约簢?guó)家不發(fā)展，到中國(guó)來(lái)騙錢騙地，這個(gè)是很值得我們注意的。第三個(gè)就是建廠要謹(jǐn)慎，因?yàn)楝F(xiàn)在建廠很熱，可以圈地，比搞房地產(chǎn)要地要容易得多。
多數(shù)電池未很成熟，正處于大量投入階段，要很好的發(fā)展和研究。
另外電池要各展所長(zhǎng)，用在最適合的地方，電池不是萬(wàn)能的，有些電池適合在那個(gè)地方使用，有些適合在另外的地方使用。
很難說是哪個(gè)電池取代誰(shuí)，最后是要由市場(chǎng)來(lái)做裁判。我們工信部說發(fā)展鋰離子電池取代前鈾酸電池，這個(gè)話是不對(duì)的，鉛酸電池已經(jīng)154年的歷史，生命力旺盛，不是偶然的事情。過去20年也淘汰不了，不要輕易說它就不行了。
第二個(gè)問題就是目前的電池很難實(shí)現(xiàn)V2G和V2H，就是電動(dòng)車和微電網(wǎng)聯(lián)合起來(lái)，電動(dòng)車儲(chǔ)能需要的時(shí)候用電動(dòng)車的電池上網(wǎng)，或者是電動(dòng)車儲(chǔ)的電給家用，這個(gè)目前很難實(shí)行，電動(dòng)車效果填谷，夜間充電很好，但是“上網(wǎng)削峰”和“家庭供電”有問題，因?yàn)閯?dòng)力電池的壽命不夠長(zhǎng)，遠(yuǎn)短于汽車，汽車用動(dòng)力堅(jiān)持，價(jià)格高于儲(chǔ)能電池。所以這樣一來(lái)，用汽車儲(chǔ)電來(lái)解決電網(wǎng)供電的儲(chǔ)能問題是不行的，所以要計(jì)算YCC，來(lái)看到汽車電池調(diào)峰的經(jīng)濟(jì)效益，初步估計(jì)，電池組的壽命應(yīng)大于1萬(wàn)次，動(dòng)力電池價(jià)格小于1元/度，這樣的話有可能YCC大于1，目前還不行。
第三個(gè)是延長(zhǎng)電池壽命是重大的節(jié)能和環(huán)保，電池生產(chǎn)、運(yùn)輸、回收、再生的環(huán)節(jié)過程中大量耗能，相當(dāng)多的電池生產(chǎn)企業(yè)不愿將電池壽命做長(zhǎng)，因?yàn)樽鲩L(zhǎng)了就沒有生意了，現(xiàn)在有一些企業(yè)家是這么考慮的，不愿意把電池壽命做長(zhǎng)，就不考慮能源消耗和環(huán)保的問題，這是一種唯利是圖的表現(xiàn)。電池生產(chǎn)企業(yè)要提高社會(huì)責(zé)任心和要講誠(chéng)信。電池的價(jià)格要和壽命掛鉤，也一條在我們國(guó)家還再不到，所以可以實(shí)行租賃的經(jīng)營(yíng)，推動(dòng)生產(chǎn)企業(yè)和儲(chǔ)能企業(yè)聯(lián)合來(lái)搞經(jīng)營(yíng)，這樣就可以把壽命做長(zhǎng)?，F(xiàn)在也有電池的使用者不將電池使用壽命用長(zhǎng)，兩個(gè)原因，一個(gè)是不懂電池的習(xí)性，不知道怎么樣把電池壽命用長(zhǎng)，尤其像鉛酸電池，都是把它拼命充滿，充到2.6伏，都充到氫氣和氧氣，這個(gè)時(shí)候損傷是最大，所以要懂電池的習(xí)性，電池一定要用中間這一段，要淺充淺放，或者叫半充半放。有些人在電池保質(zhì)期末期時(shí)候故意把電池充電充壞，因?yàn)樗梢匀Q電池去。
所以儲(chǔ)能企業(yè)要吸收電池生產(chǎn)企業(yè)參股，這樣厲害共享就可以解決這些問題。
我的上述觀點(diǎn)在《總論電動(dòng)汽車和化學(xué)蓄電－楊裕生文集》中都有敘述，大家有興趣可以參考?。ū靖逦唇?jīng)演講者本人最終確認(rèn)）
