化學(xué)儲(chǔ)能：“遇冷”有待“升溫”

楊裕生

　　與物理儲(chǔ)能相比，包括鉛炭電池、鋰離子電池等在內(nèi)的化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)能量轉(zhuǎn)換效率更高，未來(lái)將在整個(gè)能源體系中扮演重要角色。

　　從2017年8月到今年5月，韓國(guó)共發(fā)生23起儲(chǔ)能電站火災(zāi)。雖然6月11日公布的調(diào)查結(jié)果顯示，由于火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)基本全部燒毀，查明原因有一定困難，也并沒(méi)有指向任何一家涉事企業(yè)，但業(yè)內(nèi)仍舊認(rèn)為，用于電力儲(chǔ)存裝置的三元鋰電池難以撇清關(guān)系，至少無(wú)法撲滅的大火燒的是電池中的有機(jī)電解液。再加上國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能電站也發(fā)生過(guò)類似的火災(zāi)，“這給化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展帶來(lái)相當(dāng)?shù)挠绊?rdquo; 。近日，在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)，中國(guó)工程院院士楊裕生表示。

　　“相比前兩年的快速增長(zhǎng)，2019年儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展得不太好。”楊裕生坦言。

　　安全性應(yīng)放在第一位

　　儲(chǔ)能技術(shù)可分為物理儲(chǔ)能技術(shù)和化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)兩類。在楊裕生看來(lái)，與物理儲(chǔ)能相比，包括鉛炭電池、鋰離子電池等在內(nèi)的化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)能量轉(zhuǎn)換效率更高，未來(lái)將在整個(gè)能源體系中扮演重要角色。例如，抽水蓄能技術(shù)能量轉(zhuǎn)化率在70%到75%之間，在物理儲(chǔ)能中排在首位，而化學(xué)儲(chǔ)能則通常都在85%以上，甚至達(dá)到90%多。“如果發(fā)展大規(guī)模化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，就有望徹底解決‘棄風(fēng)、棄光’問(wèn)題。” 楊裕生說(shuō)。

　　談及化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展，楊裕生認(rèn)為，“還是應(yīng)該把安全性放在第一位。不是口頭上的安全第一，而是要付諸實(shí)際行動(dòng)。”

　　近年來(lái)，鋰離子電池被認(rèn)為是當(dāng)下綜合性能最好的電池體系，具有高比能量、高循環(huán)壽命、體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，并迅速發(fā)展成為新一代電源，用于信息技術(shù)、電動(dòng)車和混合動(dòng)力車、航空航天等領(lǐng)域。國(guó)家也相繼出臺(tái)了一系列政策，推動(dòng)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，在楊裕生看來(lái)，“鋰離子電池用于大規(guī)模儲(chǔ)能電站，有待商榷”。

　　與之相比，“鉛炭電池雖然也曾在2016年至2017年間被各部委四次發(fā)文鼓勵(lì)發(fā)展，但受貼上過(guò)“古老”“落后”“污染”等標(biāo)簽的鉛酸電池“連累”，應(yīng)用并不普遍。實(shí)際上，鉛炭電池“是最可靠、最安全的”，其可再生技術(shù)也是最成熟的。楊裕生告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，雖然目前鉛酸電池的回收還沒(méi)有做到足夠規(guī)范，仍有部分電池流失到非法回收渠道，但“這個(gè)問(wèn)題是完全可以解決的” 。而不可忽視的是，鋰離子電池回收、再生問(wèn)題也很嚴(yán)重，“搞得不好也會(huì)造成環(huán)境污染” 。

　　楊裕生建議，對(duì)于鋰離子電池的大規(guī)模儲(chǔ)能使用要慎重，最好還是用鉛炭電池。“因?yàn)樗鼪](méi)有可燃的有機(jī)溶劑，即使電池控制系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題，也不會(huì)著這么大的火，遭受電站燒光這樣的重大損失。”

　　不能拿老眼光看待化學(xué)儲(chǔ)能

　　全釩液流電池在國(guó)內(nèi)的發(fā)展也比較快速，是目前最為成熟、安全的液流電池技術(shù)。不過(guò)，由于釩的價(jià)格上漲得太快，導(dǎo)致全釩液流電池競(jìng)爭(zhēng)力急劇下降?，F(xiàn)在出現(xiàn)了以便宜的鐵和鉻做活性材料的液流電池，而且用的是廉價(jià)的陽(yáng)離子交換膜，成本就降低很多。目前，國(guó)家電投集團(tuán)正在就其開(kāi)展放大研究。

　　“用這一電池開(kāi)展大規(guī)模儲(chǔ)能也是有發(fā)展前景的。不過(guò)，液流電池實(shí)際上是一個(gè)電化工廠，運(yùn)行要比固定電解液的儲(chǔ)能電池繁雜得多。” 楊裕生說(shuō)。

　　今年11月22日，國(guó)家電網(wǎng)印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步嚴(yán)格控制電網(wǎng)投資的通知》，明確在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，“不得以投資、租賃或合同能源管理等方式開(kāi)展電網(wǎng)側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)施建設(shè)，不再安排抽水蓄能新開(kāi)工項(xiàng)目”。“這對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言是一個(gè)不小的打擊。”楊裕生評(píng)價(jià)道。

　　他認(rèn)為，目前我國(guó)的可再生能源發(fā)電量在全部電能生產(chǎn)量中的比例還不高，還應(yīng)繼續(xù)大力發(fā)展以減少溫室氣體排放。而可再生能源發(fā)電必然需要儲(chǔ)能來(lái)配合，只有這樣才能不再陷入大量“棄風(fēng)、棄光”的窘境。因此，此舉對(duì)可再生能源來(lái)說(shuō)也是一個(gè)沉重的打擊。“不過(guò)，這同時(shí)也給其他愿意致力于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的企業(yè)以良好的發(fā)展機(jī)遇。” 楊裕生說(shuō)。

　　在楊裕生看來(lái)，電力系統(tǒng)還存在一種過(guò)時(shí)的觀念，認(rèn)為“應(yīng)用化學(xué)儲(chǔ)能代價(jià)太大了，一度電經(jīng)過(guò)化學(xué)儲(chǔ)能要加價(jià)4~6元”。實(shí)際上，近些年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，鉛炭電池的壽命延長(zhǎng)了好幾倍，磷酸鐵鋰電池的價(jià)格也降到了幾年前的五分之一，壽命長(zhǎng)至萬(wàn)次，因此這些電池的使用成本都已大幅下降。“在這樣的情況下，就不能再拿老眼光來(lái)看待化學(xué)儲(chǔ)能了。”楊裕生告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，無(wú)論是鋰離子電池還是鉛炭電池，現(xiàn)在一度電經(jīng)過(guò)化學(xué)儲(chǔ)能的加價(jià)只有大約0.3元左右。

　　楊裕生希望，2020年政府部門能夠更加全面地考慮電價(jià)政策問(wèn)題，例如拉開(kāi)白天和夜晚的電價(jià)差別，充分發(fā)揮出儲(chǔ)能在整個(gè)電力系統(tǒng)中的作用。同時(shí)，要制定加快可再生能源發(fā)展步伐、抑制燃煤電能生產(chǎn)擴(kuò)張的政策，使得電力系統(tǒng)減排二氧化碳的效果更加顯著。（■本報(bào)記者 計(jì)紅梅）