楊裕生：發(fā)展化學(xué)儲能有助于解決“棄風(fēng)”“棄光”難題

　　化學(xué)儲能不受地理、氣候條件的限制，規(guī)模可大可小，特別是其能量轉(zhuǎn)換效率高達80%甚至90%以上，且伴隨技術(shù)進步，價格不斷下降，是可再生能源高效利用的利器，可用以徹底解決“棄風(fēng)”、“棄光”問題，在未來能源體系中占有十分重要的位置。

　　但是，由于認識上的不足、火電產(chǎn)能嚴(yán)重過剩、節(jié)能減排觀念淡薄等因素，化學(xué)儲能在我國并沒有得到應(yīng)有的重視和恰當(dāng)?shù)氖褂茫@一問題日漸突出。

　　亟待消除化學(xué)儲能偏見

　　現(xiàn)在，仍有部分電力系統(tǒng)人士認為，“應(yīng)用化學(xué)儲能代價太大，一度電經(jīng)過化學(xué)儲能要加價4-6元”，這已是一種過時的觀念。實際上，隨著技術(shù)發(fā)展，化學(xué)儲能的成本已大幅下降。

　　近五年來，鉛炭電池壽命延長了好幾倍，磷酸鐵鋰電池的壽命延長至萬次，價格降到了幾年前的1/5，兩個因素疊加，電池的使用成本已大幅下降。

　　當(dāng)前，無論是鋰離子電池還是鉛炭電池,儲能一度電的加價約為0.3元左右。在峰谷電價有合理差別情況下，將谷電(包括“三北”風(fēng)電)通過化學(xué)儲能時移至用電高峰期，對發(fā)電、輸電、用電各個環(huán)節(jié)都有好處。

　　回收是化學(xué)儲能電池產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)，只要精準(zhǔn)施策，其回收處置完全可以做好，從而避免對環(huán)境的污染。

　　總之，不能因為個別歷史遺留問題，影響對化學(xué)儲能積極作用的評價。

　　不同化學(xué)儲能技術(shù)各有優(yōu)劣

　　目前技術(shù)上來看，應(yīng)用較多的儲能電池有鉛炭電池、鋰離子電池和液流電池。

　　鉛炭電池安全性有保障。儲能應(yīng)把安全性放在第一位。以水溶液為電解液的鉛炭電池不含可燃物，安全性有保障。

　　工信部將鉛炭電池列入“強基工程”支持企業(yè)發(fā)展，形成了規(guī)模化產(chǎn)能。2016年-2017年，相關(guān)主管部門先后四次發(fā)文鼓勵鉛炭電池發(fā)展：國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016-2030年)》;國家發(fā)改委、工信部、國家能源局發(fā)布《中國制造2025—能源裝備實施方案》;工信部發(fā)布《輕工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》;國家發(fā)改委、財政部、科技部、工信部、國家能源局發(fā)布《關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》。

　　目前，我國有小至幾十千瓦時、大至百兆瓦時的20多個鉛炭電池儲能電站，已安全運行多年。

　　我國鉛炭電池不僅應(yīng)用在國內(nèi)的儲能電池，也應(yīng)用在德國等海外的調(diào)頻電站中，運行良好。在國外，“古老”“落后”“污染”不是鉛炭電池的標(biāo)簽。

　　鋰離子電池儲能有利也有弊。鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)壽命長等特點，近年來，受益于電動汽車的拉動，其價格迅速下降，并廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)、航空航天及儲能領(lǐng)域。引人注目的是，韓國建立了幾百個以三元材料為正極的鋰離子電池儲能電站，單站規(guī)模達十兆瓦時級。因此，我國也有人士認同此技術(shù)路線，用三元鋰離子電池建儲能電站。

　　數(shù)據(jù)顯示，從2017年8月到2019年5月，韓國共發(fā)生23起儲能電站火災(zāi)，甚至還引發(fā)爆炸。盡管關(guān)于火災(zāi)的調(diào)查結(jié)果未指向任何一家涉事企業(yè)，甚至認為主要起因并非三元鋰電池。但不可否認的是，大火燃燒的是電池中的有機電解液，蔓延的大火令電站損失嚴(yán)重。因此，鋰離子電池用于大規(guī)模儲能電站，應(yīng)該慎重。

　　相比之下，鉛炭電池更安全，其沒有可燃的有機溶劑，即使電氣系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，也不會引發(fā)大火、遭受電站燒毀的重大損失。磷酸鐵鋰電池不易產(chǎn)生助燃的氧，安全性高;且磷酸鐵鋰電池壽命長，使用成本低，可在一定規(guī)模的儲能電站中使用。

　　各種體系的液流電池競相發(fā)展。液流電池安全性高，壽命很長;體系繁多，各有千秋。

　　我國全釩液流電池發(fā)展較快，技術(shù)最為成熟。但是，近幾年釩價上漲太快，導(dǎo)致全釩液流電池競爭力急劇下降。鋅鎳單液流電池也因鎳價高漲而遭遇同樣命運。

　　鉻鐵液流電池以便宜的鐵和鉻做活性材料，且用廉價的陽離子作為交換膜，成本較低，現(xiàn)在，國家電投集團正在開展工程放大研究,用這一技術(shù)發(fā)展大規(guī)模儲能前景可期。

　　需要注意的是，液流電池實際上是一個電化工廠，與通常生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的化工廠不同，其產(chǎn)品是直流電，運行要比固定電解液的儲能電池復(fù)雜得多，運行成本相對較高。因此，需要通過縝密的經(jīng)濟可行性分析加以選擇。

　　化學(xué)儲能競爭力可期

　　目前，已建成的化學(xué)儲能站規(guī)模達百兆瓦時，在此基礎(chǔ)上再逐漸擴大規(guī)模至千兆瓦時(即百萬千瓦時)應(yīng)不存在技術(shù)難題。化學(xué)儲能電站造價目前大致可控制在1200元人民幣/千瓦時，與抽水蓄能電站造價(6800-7000元/千瓦,6小時發(fā)電)相當(dāng);但其選址的靈活性、快速響應(yīng)性等優(yōu)勢，則是抽水蓄能電站所不及。因而，可在不同場合，實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補。

　　化學(xué)儲能電站因能量轉(zhuǎn)換效率高(以85%計)，與抽水蓄能電站(能量轉(zhuǎn)換效率以70%計)比，運行經(jīng)濟效益將高出約20%(進、出電價均分別按0.3元和1.0元計)。較短的投資回收期完全可以彌補其壽命稍短的不足。

　　我們專為大規(guī)模儲能電站研制新型水系電池，其比能量接近鋰離子電池，但安全性優(yōu)勢明顯;價格接近鉛炭電池，但環(huán)保性優(yōu)勢明顯;壽命接近液流電池，但方便性優(yōu)勢明顯。目前，工作已有顯著進展，正擇機融資擴大研制規(guī)模。

　　此外，我們已研制出一種塑鉛復(fù)合板柵，其重量僅為相同尺寸鉛板柵的47%。使用該板柵，鉛酸電池生產(chǎn)流程不需變動，電池用鉛量減少，比能量提高30%，成本顯著下降，其儲能競爭力將相應(yīng)上升。

　　儲能發(fā)展的幾點建議

　　化學(xué)儲能創(chuàng)新前景廣闊，必將有力地推動可再生能源高效利用。為切實推動化學(xué)儲能發(fā)展，建議：

　　一、各部委拿出切實執(zhí)行所發(fā)文件的具體政策和辦法，將清潔能源從字面落到實處。普遍實行峰谷電價，以合理拉大峰谷電價差的政策代替普遍降低工業(yè)用電電價的政策，這有利于充分發(fā)揮儲能在整個電力系統(tǒng)中的作用，消化各種來源的谷電。同時，要用經(jīng)濟手段抑制煤電的生產(chǎn)擴張、克服地方保護主義和部門利益。

　　二、目前，我國可再生能源發(fā)電量占比仍不高，大力推動可再生能源發(fā)電，就必然需要儲能來配合，以避免大量“棄風(fēng)”、“棄光”的窘境。因此，政府要大力支持儲能技術(shù)(包括儲能的專用電池)創(chuàng)新，要鼓勵建立儲能電站，發(fā)放貼息(低息甚至無息)貸款或是一種行之有效的途徑。

　　三、電力系統(tǒng)要突破部門利益束縛，從節(jié)能減排的高度重視化學(xué)儲能的作用。(作者系中國工程院院士)