中國新能源大發(fā)展在即,對儲能產業(yè)有更急迫的現實需求。預計到2020年風電和太陽能發(fā)電裝機會突破1.7億千瓦,占全國發(fā)電裝機總量的比例會超過15%。但由于目前我國電力系統(tǒng)煤電比例較高,在部分地區(qū)又主要是調峰能力差的供熱機組,核電發(fā)展很快但卻不能參與調峰,水電、燃氣發(fā)電等調峰性能優(yōu)越的電源所占比例過低,導致現有電力系統(tǒng)接納新能源的能力很弱。再加上我國能源資源所在地多遠離負荷地,不得不實施風電、光電的“大規(guī)模集中開發(fā)、遠距離輸送”,這更進一步加大了電網運行和控制風險。隨著國內新能源發(fā)電規(guī)模的快速擴大,電網與新能源的矛盾越來越突出,對儲能的需求更為迫切。
大容量儲能還可提高能源利用效率,為國家節(jié)約巨額投資。為應對城市尖峰負荷,電力系統(tǒng)每年都要新增大量投資用于電網和電源后備容量建設,但利用率卻非常低。以上海為例,2004—2006年間,為解決全市每年只有183.25小時的尖峰負荷,僅對電網側的投資每年就超過200億元,而為此形成的輸配電能力的年平均利用率不到2%。同樣是為了應對尖峰負荷,轉而采用大容量儲能技術,不僅投資會成倍減少,而且由于儲能設施占地少、無排放,其節(jié)地、節(jié)能、減排的效果是其他調峰措施無法比擬的。
全球儲能技術主要有物理儲能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等)和電磁儲能(如超導電磁儲能等)三大類。物理儲能中最成熟也是世界應用最普遍的是抽水蓄能,主要用于電力系統(tǒng)的調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用等。其能量轉換效率在70%—75%左右。目前世界范圍內抽水蓄能電站總裝機容量9000萬千瓦,約占全球發(fā)電裝機容量的3%。壓縮空氣技術早在1978年就實現了應用,但由于受地形、地質條件制約,沒有大規(guī)模推廣。飛輪蓄能的特點是壽命長、無污染,但能量密度較低,一直是作為蓄電池系統(tǒng)的補充。電磁儲能技術現在仍很昂貴,還沒有商業(yè)化。
目前技術進步最快的是化學儲能,其中鈉硫、液流及鋰離子電池技術在安全性、能量轉換效率和經濟性等方面取得一定突破,產業(yè)化應用的條件日趨成熟。鈉硫電池的充電效率已可達到80%,能量密度是鉛酸蓄電池的3倍,循環(huán)壽命更長。日本在此項技術上處于國際領先地位,2004年日本在本國Hitachi自動化工廠安裝了當時世界上最大的鈉硫電池系統(tǒng),容量是9.6MW/57.6MWh。液流釩電池的基礎材料是釩,該電池具有能量效率高、蓄電容量大、能夠100%深度放電、壽命長等優(yōu)點,已進入商業(yè)化階段。鋰離子電池的基礎材料是鋰,已開始在電動自行車、電動汽車等領域應用,近年來由于磷酸亞鐵鋰、納米磷酸鐵鋰等新材料的開發(fā)與應用,大大改善了鋰離子電池的安全性能和循環(huán)壽命,大容量鋰電池儲能電站正逐漸興起。
我國企業(yè)已掌握大規(guī)模儲能的關鍵技術,擁有自主知識產權。如北京普能公司通過收購加拿大VRB POWER公司,已擁有世界釩電池50%以上的核心發(fā)明專利,其中15項核心專利可覆蓋全球24個國家和地區(qū)。在電池關鍵材料方面國內企業(yè)也呈現出強大的創(chuàng)新能力,屢屢突破國外產品壟斷和專利封鎖。北京金能燃料電池公司利用自創(chuàng)的樹脂溶解鑄膜法已批量生產出全氟離子膜,打破了長期以來美國杜邦公司的市場壟斷。深圳星源材料公司通過近5年的自主研發(fā),目前已掌握了生產鋰離子電池所用關鍵材料隔膜的核心技術和生產工藝,并已利用國內生產成本低的特殊優(yōu)勢,迅速打破了日、美等國少數公司對我國隔膜材料的壟斷。深圳方德納米科技公司利用納米技術已成功研制出納米磷酸鐵鋰正極材料,主要技術指標全球領先。
儲能技術正朝著大容量、高轉換率和應用低成本的方向發(fā)展,這為同時擁有自主知識產權和低成本生產優(yōu)勢的中國企業(yè)提供了難得的領先機遇。如果政策到位,我國儲能產業(yè)既可快速成長為在全球有重要影響的新興戰(zhàn)略性產業(yè),又會極大地促進國內新能源的規(guī)?;l(fā)展。




