大規(guī)模儲能開發(fā)和產業(yè)化應成氣候

隨著社會經濟的發(fā)展和人類生活水平的提高，能源的需求量越來越大。人類對化石能源短缺和枯竭的預期，以及全球氣候變化、大氣污染的現(xiàn)實威脅，普及應用清潔能源的呼聲日漸高漲。其目的是以新能源和可再生能源逐步代替化石能源，保證人類能源的可持續(xù)供應。因此，廣泛利用可再生能源，提高其在能源消費中的比重，是社會可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，是解決能源資源短缺、能源安全的重要途徑。

可再生能源由輔助轉為主導

世界各國政府高度重視可再生能源的普及應用，制定了相應的發(fā)展規(guī)劃。德國政府決定，至2020年可再生能源在總能源消費中將占到35%，至2030年將達到50%，至2050年將達到80%。

2003年，我國的能源消耗量為18億噸標準煤，煤炭占69%，到2013年達到38.5億噸標準煤，煤炭占66%。11年間能源消耗量增長了一倍以上，但以煤炭為主的能源結構基本沒變。煤炭的大量消費造成了嚴重的環(huán)境污染，PM2.5急劇升高，霧霾日趨嚴峻，人們的身體健康受到嚴重影響。為此，我國將投入2萬億元，單北京市就將投入7600億元治理霧霾。我國擁有豐富的可再生能源資源，其中陸上風能約為2.5億千瓦，海上可開發(fā)利用的風能約為7.5億千瓦，合計約為10億千瓦。因此，普及應用可再生能源是解決我國能源安全問題的有效途徑。

近年來，我國風能、太陽能等可再生能源發(fā)電量迅速增長。截至2013年12月底，風能、太陽能發(fā)電的裝機容量分別為9000萬千瓦和1716萬千瓦。根據(jù)國家可再生能源發(fā)展規(guī)劃，到2020年預計我國風能、太陽能發(fā)電的裝機容量將分別達到2億千瓦和2000萬千瓦?？稍偕茉丛诳偰茉聪M中將達到15%。由此可見，可再生能源正在全球范圍內由輔助能源逐漸轉為主導能源。

大規(guī)模儲能技術向產業(yè)化發(fā)展

但可再生能源發(fā)電具有明顯的間歇性、隨機性及不可控性。隨著我國風電、光伏發(fā)電的迅速發(fā)展，其大規(guī)模并網面臨電力系統(tǒng)調峰、電力系統(tǒng)安全、電能質量三大技術問題。大規(guī)模儲能技術是解決可再生能源發(fā)電不連續(xù)、不穩(wěn)定、不可控特征的關鍵技術，是構建智能電網，實現(xiàn)削峰 填谷，提高電能利用率的重要技術手段，是國家能源戰(zhàn)略的重大需求。美國LuxResearch、SKHoldings、BostonConsulting等技術咨詢公司預測，到2020年國際儲能市場的規(guī)模將達到1000~4000億美元，并且年增長率將超過30%。可見，大規(guī)模儲能技術正在轉化為重要的新型產業(yè)，將會形成巨大的產業(yè)規(guī)模。

我國大規(guī)模儲能技術的發(fā)展與風電、太陽能光伏發(fā)電技術的發(fā)展相比極不平衡，對高安全性、環(huán)境友好的大規(guī)模儲能技術的研究開發(fā)和產業(yè)化應用支持力度不夠，導致棄風棄光嚴重。2012年全國風能發(fā)電的棄風量達200億千瓦時，甘肅省棄光率達到40%。

因此，推進可再生能源普及應用迫切需要大規(guī)模儲能技術作支撐。

安全性是開發(fā)儲能技術首要因素

迄今為止，人們已經開發(fā)出多種儲能技術，這些儲能技術各有其特點，根據(jù)功率、容量大小可適用于不同的應用領域。而適用于大規(guī)模儲能的電池儲能技術主要有以下三個條件：首先儲能技術的安全性;其次是儲能技術生命周期的性價比即經濟性;第三是儲能技術生命周期的環(huán)境負荷即環(huán)境友好性。因為對大規(guī)模儲能技術而言，由于系統(tǒng)功率和容量大，發(fā)生安全事故造成的危害和損失大，因此大規(guī)模儲能技術的首要要求是安全可靠。解決其安全可靠性是其重中之重。

日本NGK公司投入巨資，歷時30余年，成功地開發(fā)出可用于大規(guī)模儲能的鈉硫電池，并實現(xiàn)了批量化和產業(yè)化，產能達到100兆瓦/年。據(jù)了解2010年，訂單已經排到2015年以后。但該電池技術以易燃的金屬鈉和單質硫作為儲能介質，系統(tǒng)本身存在著發(fā)生重大事故的潛在風險。

2010年2月，一座200千瓦的鈉硫電池儲能系統(tǒng)著火，但沒有引起該公司的重視。

2011年，該公司的一座2兆瓦鈉硫電池儲能系統(tǒng)又發(fā)生了事故。

各種電池儲能技術，由于其充放電循環(huán)壽命不同，而且電池系統(tǒng)報廢后，可持續(xù)利用價值也不同。有的電池儲能技術的充放電循環(huán)壽命為1000~2000次，有的則高達13000次以上。另外，當電池報廢后，有的電池回收處理成本很高，有的則具有很高的可持續(xù)利用價值。所以 判斷一種電池儲能技術的經濟性，不能僅從初始價格多少來判斷，而是應該從其生命周期性價比來判斷。

對于大規(guī)模電池儲能技術，由于規(guī)模大，部件多，材料用量大。因此，判斷其環(huán)境友好的標準不僅要看其使用過程中的環(huán)境友好性，而且還要看其在制造過程及報廢后的廢棄物后處理對環(huán)境的影響，即生命周期的環(huán)境友好性。

液流電池表現(xiàn)出色

在各種電池儲能技術中，全釩液流電池能很好地滿足大規(guī)模儲能應用的條件。該電池的正、負極儲能介質為不同價態(tài)釩離子的水溶液，因此具有優(yōu)異的安全性;儲能系統(tǒng)的輸出功率和儲能容量可獨立設計，輸出功率可達100兆瓦，儲能容量可達100兆瓦;充放電能量效率可達80%，充放電循環(huán)次數(shù)在13000次以上，使用壽命長，可達15～20年;儲能系統(tǒng)常溫封閉運行，電解質溶液為不同價態(tài)釩離子，電池報廢后仍可經簡單的處理而循環(huán)使用，集流板、端板等部件材料可循環(huán)利用，雙極板用碳板、電極用碳氈或石墨氈以及非氟烴類離子傳導膜報廢后都可作為燃料再利用。生命周期的性價比高，經濟性好，環(huán)境負荷小。

通過十余年的研究開發(fā)和示范應用，國內外液流電池技術水平得到顯著提高，在關鍵材料開發(fā)、高性能電堆研制、大規(guī)模電池系統(tǒng)集成與應用示范等方面取得重大突破，并積累了很好的工程應用經驗，液流電池技術已進入產業(yè)化開發(fā)的關鍵時期。在我國科學家和企業(yè)家的努力下，通過多年產、學、研、用緊密合作，我國液流電池技術達到了國際領先水平。通過新一代高功率密度液流電池技術開發(fā)，進一步提高電池系統(tǒng)的性價比、可靠性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)了其國產化和規(guī)模化生產，形成了具有完整自主知識產權的體系，這是實現(xiàn)液流電池產業(yè)化的關鍵。

國家應進一步加大并持續(xù)對大規(guī)模電池儲能技術研究開發(fā)及產業(yè)化轉化的支持力度;制定大規(guī)模儲能技術發(fā)展路線圖，凝聚產、學、研、用共識，制定大規(guī)模儲能技術產業(yè)化示范應用規(guī)劃和產業(yè)政策，加大對具有完整自主知識產權體系和產業(yè)化基礎的儲能企業(yè)的扶持力度;建立大規(guī)?；瘜W儲能新興產業(yè)，搶占國際新能源產業(yè)競爭制高點。