化學(xué)儲(chǔ)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(dá)80%甚至90%以上，且伴隨技術(shù)進(jìn)步，價(jià)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(wèn)題，在未來(lái)能源體系中占有十分重要的位置。
但是，由于認(rèn)識(shí)上的不足、火電產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩、節(jié)能減排觀念淡薄等因素，化學(xué)儲(chǔ)能在我國(guó)并沒(méi)有得到應(yīng)有的重視和恰當(dāng)?shù)氖褂茫@一問(wèn)題日漸突出。
亟待消除化學(xué)儲(chǔ)能偏見(jiàn)
現(xiàn)在，仍有部分電力系統(tǒng)人士認(rèn)為，“應(yīng)用化學(xué)儲(chǔ)能代價(jià)太大，一度電經(jīng)過(guò)化學(xué)儲(chǔ)能要加價(jià)4-6元”，這已是一種過(guò)時(shí)的觀念。實(shí)際上，隨著技術(shù)發(fā)展，化學(xué)儲(chǔ)能的成本已大幅下降。
近五年來(lái)，鉛炭電池壽命延長(zhǎng)了好幾倍，磷酸鐵鋰電池的壽命延長(zhǎng)至萬(wàn)次，價(jià)格降到了幾年前的1/5，兩個(gè)因素疊加，電池的使用成本已大幅下降。
當(dāng)前，無(wú)論是鋰離子電池還是鉛炭電池,儲(chǔ)能一度電的加價(jià)約為0.3元左右。在峰谷電價(jià)有合理差別情況下，將谷電(包括“三北”風(fēng)電)通過(guò)化學(xué)儲(chǔ)能時(shí)移至用電高峰期，對(duì)發(fā)電、輸電、用電各個(gè)環(huán)節(jié)都有好處。
回收是化學(xué)儲(chǔ)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(duì)環(huán)境的污染。
總之，不能因?yàn)閭€(gè)別歷史遺留問(wèn)題，影響對(duì)化學(xué)儲(chǔ)能積極作用的評(píng)價(jià)。
不同化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)各有優(yōu)劣
目前技術(shù)上來(lái)看，應(yīng)用較多的儲(chǔ)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(chǔ)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(qiáng)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(mén)先后四次發(fā)文鼓勵(lì)鉛炭電池發(fā)展：國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》;國(guó)家發(fā)改委、工信部、國(guó)家能源局發(fā)布《中國(guó)制造2025—能源裝備實(shí)施方案》;工信部發(fā)布《輕工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》;國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、科技部、工信部、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》。
目前，我國(guó)有小至幾十千瓦時(shí)、大至百兆瓦時(shí)的20多個(gè)鉛炭電池儲(chǔ)能電站，已安全運(yùn)行多年。
我國(guó)鉛炭電池不僅應(yīng)用在國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)能電池，也應(yīng)用在德國(guó)等海外的調(diào)頻電站中，運(yùn)行良好。在國(guó)外，“古老”“落后”“污染”不是鉛炭電池的標(biāo)簽。
鋰離子電池儲(chǔ)能有利也有弊。鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，近年來(lái)，受益于電動(dòng)汽車(chē)的拉動(dòng)，其價(jià)格迅速下降，并廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)、航空航天及儲(chǔ)能領(lǐng)域。引人注目的是，韓國(guó)建立了幾百個(gè)以三元材料為正極的鋰離子電池儲(chǔ)能電站，單站規(guī)模達(dá)十兆瓦時(shí)級(jí)。因此，我國(guó)也有人士認(rèn)同此技術(shù)路線，用三元鋰離子電池建儲(chǔ)能電站。
數(shù)據(jù)顯示，從2017年8月到2019年5月，韓國(guó)共發(fā)生23起儲(chǔ)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(rèn)為主要起因并非三元鋰電池。但不可否認(rèn)的是，大火燃燒的是電池中的有機(jī)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(chǔ)能電站，應(yīng)該慎重。
相比之下，鉛炭電池更安全，其沒(méi)有可燃的有機(jī)溶劑，即使電氣系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題，也不會(huì)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(zhǎng)，使用成本低，可在一定規(guī)模的儲(chǔ)能電站中使用。
各種體系的液流電池競(jìng)相發(fā)展。液流電池安全性高，壽命很長(zhǎng);體系繁多，各有千秋。
我國(guó)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(jià)上漲太快，導(dǎo)致全釩液流電池競(jìng)爭(zhēng)力急劇下降。鋅鎳單液流電池也因鎳價(jià)高漲而遭遇同樣命運(yùn)。
鉻鐵液流電池以便宜的鐵和鉻做活性材料，且用廉價(jià)的陽(yáng)離子作為交換膜，成本較低，現(xiàn)在，國(guó)家電投集團(tuán)正在開(kāi)展工程放大研究,用這一技術(shù)發(fā)展大規(guī)模儲(chǔ)能前景可期。
需要注意的是，液流電池實(shí)際上是一個(gè)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(yùn)行要比固定電解液的儲(chǔ)能電池復(fù)雜得多，運(yùn)行成本相對(duì)較高。因此，需要通過(guò)縝密的經(jīng)濟(jì)可行性分析加以選擇。
化學(xué)儲(chǔ)能競(jìng)爭(zhēng)力可期
目前，已建成的化學(xué)儲(chǔ)能站規(guī)模達(dá)百兆瓦時(shí)，在此基礎(chǔ)上再逐漸擴(kuò)大規(guī)模至千兆瓦時(shí)(即百萬(wàn)千瓦時(shí))應(yīng)不存在技術(shù)難題。化學(xué)儲(chǔ)能電站造價(jià)目前大致可控制在1200元人民幣/千瓦時(shí)，與抽水蓄能電站造價(jià)(6800-7000元/千瓦,6小時(shí)發(fā)電)相當(dāng);但其選址的靈活性、快速響應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)，則是抽水蓄能電站所不及。因而，可在不同場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
化學(xué)儲(chǔ)能電站因能量轉(zhuǎn)換效率高(以85%計(jì))，與抽水蓄能電站(能量轉(zhuǎn)換效率以70%計(jì))比，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益將高出約20%(進(jìn)、出電價(jià)均分別按0.3元和1.0元計(jì))。較短的投資回收期完全可以彌補(bǔ)其壽命稍短的不足。
我們專為大規(guī)模儲(chǔ)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(shì)明顯;價(jià)格接近鉛炭電池，但環(huán)保性優(yōu)勢(shì)明顯;壽命接近液流電池，但方便性優(yōu)勢(shì)明顯。目前，工作已有顯著進(jìn)展，正擇機(jī)融資擴(kuò)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?jī)H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(dòng)，電池用鉛量減少，比能量提高30%，成本顯著下降，其儲(chǔ)能競(jìng)爭(zhēng)力將相應(yīng)上升。
儲(chǔ)能發(fā)展的幾點(diǎn)建議
化學(xué)儲(chǔ)能創(chuàng)新前景廣闊，必將有力地推動(dòng)可再生能源高效利用。為切實(shí)推動(dòng)化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展，建議：
一、各部委拿出切實(shí)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(shí)處。普遍實(shí)行峰谷電價(jià)，以合理拉大峰谷電價(jià)差的政策代替普遍降低工業(yè)用電電價(jià)的政策，這有利于充分發(fā)揮儲(chǔ)能在整個(gè)電力系統(tǒng)中的作用，消化各種來(lái)源的谷電。同時(shí)，要用經(jīng)濟(jì)手段抑制煤電的生產(chǎn)擴(kuò)張、克服地方保護(hù)主義和部門(mén)利益。
二、目前，我國(guó)可再生能源發(fā)電量占比仍不高，大力推動(dòng)可再生能源發(fā)電，就必然需要儲(chǔ)能來(lái)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(chǔ)能技術(shù)(包括儲(chǔ)能的專用電池)創(chuàng)新，要鼓勵(lì)建立儲(chǔ)能電站，發(fā)放貼息(低息甚至無(wú)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(mén)利益束縛，從節(jié)能減排的高度重視化學(xué)儲(chǔ)能的作用。(作者系中國(guó)工程院院士)
作者：楊裕生
評(píng)論