儲(chǔ)能呈多元發(fā)展態(tài)勢(shì) 我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)總體上已初步具備產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)

當(dāng)下，儲(chǔ)能發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。記者注意到，在各大儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的峰會(huì)、論壇之上，“拐點(diǎn)將至”“漸露春意”“蓄勢(shì)待發(fā)”等成為業(yè)內(nèi)人士描繪儲(chǔ)能態(tài)勢(shì)的高頻詞匯，足見其前景之廣闊。

今年3月，國(guó)家能源局印發(fā)《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(征求意見稿)》(以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》)，首次明確了儲(chǔ)能的戰(zhàn)略定位。《指導(dǎo)意見》顯示，近年來，我國(guó)儲(chǔ)能呈現(xiàn)多元發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)。抽水蓄能發(fā)展迅速;壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容、鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用加速;儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷、儲(chǔ)氫技術(shù)也取得了一定進(jìn)展。我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)總體上已經(jīng)初步具備了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。

儲(chǔ)能是推動(dòng)主體能源由化石能源向可再生能源更替的關(guān)鍵技術(shù);是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)、促進(jìn)能源新業(yè)態(tài)發(fā)展的核心基礎(chǔ);是提升傳統(tǒng)電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要手段。有鑒于此，我國(guó)在“十二五”期間著力推進(jìn)了儲(chǔ)能技術(shù)裝備研發(fā)示范，并取得了不俗的成績(jī)。

采用國(guó)產(chǎn)智能模塊的燃料電池多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)問世

電力電子智能模塊以其高電能變換效率、高可靠性、控制性能好等突出優(yōu)點(diǎn)，成為電力電子裝置及系統(tǒng)的核心元件，廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電、工業(yè)自動(dòng)化和節(jié)能、航空航天和國(guó)防等領(lǐng)域。大功率儲(chǔ)能系統(tǒng)是應(yīng)對(duì)突發(fā)性災(zāi)害提供不間斷電源的關(guān)鍵技術(shù)，是我國(guó)重大工程可靠供電的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其具有可靠性要求高、節(jié)能環(huán)保要求高等特點(diǎn)，是制約我國(guó)數(shù)據(jù)中心、精密制造、核電等發(fā)展的重要瓶頸。

8月28日，記者從科技部獲悉，“十二五”國(guó)家“863計(jì)劃”先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域“采用國(guó)產(chǎn)智能模塊的儲(chǔ)能系統(tǒng)電力電子關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”主題項(xiàng)目在絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)智能模塊和儲(chǔ)能系統(tǒng)電力電子關(guān)鍵技術(shù)方面取得重要進(jìn)展，突破了IGBT智能模塊設(shè)計(jì)、控制驅(qū)動(dòng)和保護(hù)、工藝及試驗(yàn)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，突破了多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力電子關(guān)鍵技術(shù)，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)先，已于近期通過科技部組織的項(xiàng)目驗(yàn)收。

據(jù)悉，該項(xiàng)目成功研制了1.2千伏、1.7千伏IGBT智能功率模塊系列，開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能IGBT智能功率模塊設(shè)計(jì)方法，攻克半導(dǎo)體功率芯片高性能布局技術(shù)等難題?；谘兄频膰?guó)產(chǎn)智能功率模塊，面向長(zhǎng)備用、安全可靠、高效率的防災(zāi)供電，開發(fā)了多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括電力電子功率變換架構(gòu)方案、多能源協(xié)同控制、容錯(cuò)技術(shù)等。在福建漳州工業(yè)園，建立了世界上首個(gè)包含燃料電池、天然氣、電力等多種能源的面向重大工程的應(yīng)急電源應(yīng)用示范系統(tǒng)。

記者掌握的資料顯示，面向重大工程的多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于大型數(shù)據(jù)中心、核電、高端制造、航空航天、軍工等重大工程的不間斷供電系統(tǒng)。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大容量電力電子核心元件的國(guó)產(chǎn)化，并引領(lǐng)面向重大工程的多能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力電子核心技術(shù)，對(duì)我國(guó)信息安全、“中國(guó)制造2025”、國(guó)防建設(shè)意義非凡。

面向新能源發(fā)電的超導(dǎo)儲(chǔ)能限流技術(shù)取得重要進(jìn)展

發(fā)展可再生能源是全球電力生產(chǎn)的大勢(shì)所趨。我國(guó)可再生能源正處于跨越式發(fā)展階段，但由于風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的波動(dòng)性及不確定性，所導(dǎo)致的電能質(zhì)量及電網(wǎng)穩(wěn)定性問題尚存，這在小容量的孤島系統(tǒng)中尤為嚴(yán)重。

在此情況下，采用儲(chǔ)能的方式對(duì)電壓的跌落進(jìn)行補(bǔ)償，而對(duì)于故障支路，用限流的方式維持公共連接點(diǎn)電壓穩(wěn)定，保證故障不向外擴(kuò)散，對(duì)于解決風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的具體問題具有重要的實(shí)際意義。

在這方面，我國(guó)已取得突破性進(jìn)展。3月16日，科技部發(fā)布消息稱，有賴于“十二五”“863計(jì)劃”先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域“面向新能源發(fā)電的超導(dǎo)儲(chǔ)能—限流系統(tǒng)研制和并網(wǎng)運(yùn)行”課題的支持，由中國(guó)西電電氣股份有限公司與中科院電工所合作研制的世界首臺(tái)1MVA/1MJ超導(dǎo)儲(chǔ)能—限流系統(tǒng)樣機(jī)，在玉門低窩鋪風(fēng)電場(chǎng)10千伏電網(wǎng)系統(tǒng)下并網(wǎng)運(yùn)行，自今年1月6日11點(diǎn)49分起連續(xù)運(yùn)行超過168小時(shí)，并網(wǎng)諧波畸變率2%，功率響應(yīng)時(shí)間0.8毫秒，有效提高了電能質(zhì)量和低電壓穿越能力，綜合技術(shù)性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并通過了專家的技術(shù)驗(yàn)收。

記者了解到，該課題所研制的超導(dǎo)儲(chǔ)能—限流系統(tǒng)是世界上首臺(tái)實(shí)際并網(wǎng)運(yùn)行的多功能超導(dǎo)電力裝置，可有效解決可再生能源并網(wǎng)發(fā)電中功率輸出不穩(wěn)定、短路容量大、對(duì)低電壓穿越能力要求高等問題，提高了新能源發(fā)電的并網(wǎng)利用率，開創(chuàng)了多功能超導(dǎo)電力裝置在電網(wǎng)，特別是風(fēng)電場(chǎng)中應(yīng)用的先河。

高性能化學(xué)儲(chǔ)能電池及示范電站關(guān)鍵技術(shù)研究結(jié)碩果

2016年9月19日，科技部表示，在“十二五”“863計(jì)劃”先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域“高性能化學(xué)儲(chǔ)能電池及示范電站關(guān)鍵技術(shù)研究”主題項(xiàng)目支持下，“高比能、低成本的新型超級(jí)電容器關(guān)鍵技術(shù)研究”“長(zhǎng)壽命錳酸鋰系儲(chǔ)能電池關(guān)鍵技術(shù)及示范”等多個(gè)課題通過了技術(shù)驗(yàn)收。

其中，在“新型超級(jí)電容器”領(lǐng)域，該項(xiàng)目突破了高能量密度高功率密度長(zhǎng)壽命超級(jí)電容器的制備技術(shù)瓶頸，研制了多孔石墨烯、高耐壓電解質(zhì)鹽和電解液、纖維素隔膜等材料，開發(fā)了干法制備電極片中試技術(shù)，突破了(3.0V/12000F)超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)，產(chǎn)品已在國(guó)內(nèi)外機(jī)械能回收、超級(jí)電容器軌道車輛等方面獲得應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)在超級(jí)電容器方面從材料、器件到系統(tǒng)集成已形成核心技術(shù)體系，改變了超級(jí)電容器在“十一五”期間由國(guó)外產(chǎn)品壟斷的局面。

在“長(zhǎng)壽命錳酸鋰系儲(chǔ)能電池”領(lǐng)域，該項(xiàng)目開展了層狀錳酸鋰、表面包覆單晶錳酸鋰、鋁鈷共摻雜錳酸鋰正極材料、瀝青和樹脂衍生的硬碳負(fù)極材料、功能電解液的研究，以及單體電池、模塊和儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究，掌握了長(zhǎng)壽命低成本鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，單體壽命已經(jīng)超過3000次，最高達(dá)到6000次。

此外，在“全固態(tài)鋰離子儲(chǔ)能電池”領(lǐng)域，該項(xiàng)目還成功開發(fā)出高電導(dǎo)率的Li2S—P2S5二元系和Li2S—GeS2—P2S5三元系固體電解質(zhì)，掌握了Li2S—P2S5體系玻璃陶瓷固體電解質(zhì)材料的制備方法，非晶前驅(qū)體的制備方法取得較大突破，實(shí)現(xiàn)了高效率的穩(wěn)定制備;在“新型鋰硫化學(xué)儲(chǔ)能電池”領(lǐng)域，該項(xiàng)目開發(fā)了高能量密度鋰硫電池制備技術(shù)，研制的35安時(shí)鋰硫電池比能量達(dá)到566瓦時(shí)/千克(25攝氏度測(cè)試)，達(dá)到世界領(lǐng)先水平;在“低成本鈦酸鋰系儲(chǔ)能鋰離子電池”領(lǐng)域，該項(xiàng)目打通了低成本材料量產(chǎn)、長(zhǎng)壽命高一致性電池及模塊、電站示范及推廣全產(chǎn)業(yè)鏈，搭建了基于鈦酸鋰系負(fù)極材料的移動(dòng)式儲(chǔ)能示范裝置。

毋庸置疑，該項(xiàng)目的實(shí)施在一定程度上滿足了可再生能源和智能電網(wǎng)的大規(guī)模儲(chǔ)能需求，促進(jìn)了風(fēng)能、太陽能的有序開發(fā)與資源合理配置，為我國(guó)儲(chǔ)能電池材料—電池—集成—示范產(chǎn)業(yè)鏈提供了較為完整的技術(shù)支撐體系。