本刊記者 ■ 安麗珍

隨著全球可再生能源的普及應(yīng)用、電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及智能電網(wǎng)的建設(shè)，各種儲(chǔ)能技術(shù)成為促進(jìn)能源發(fā)展的熱點(diǎn)之一。儲(chǔ)能作為未來(lái)電網(wǎng)不可或缺的關(guān)鍵組成部分，將面臨著巨大挑戰(zhàn)和前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

在“新能源動(dòng)力與儲(chǔ)能”分論壇上，原本僅能容納100人的小會(huì)場(chǎng)被擠爆，將近200人次參加并認(rèn)真聆聽(tīng)了本次論壇的相關(guān)議題。論壇內(nèi)容涉及全球儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策及儲(chǔ)能技術(shù)(釩電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能和超級(jí)電容器)，現(xiàn)場(chǎng)討論十分熱烈。此次論壇將進(jìn)一步促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。

儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性問(wèn)題，如何穩(wěn)定可靠地并入電網(wǎng)，并與風(fēng)電、光電組成離網(wǎng)綠色電力系統(tǒng)，儲(chǔ)能技術(shù)便是為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供的有力保障。歐洲能源委員會(huì)指出：“一部分傳統(tǒng)火電站將被分布式發(fā)電、可再生能源需求管理系統(tǒng)及儲(chǔ)能所代替”。儲(chǔ)能將成為未來(lái)智能電網(wǎng)的一個(gè)必要的組成部分。

全國(guó)工商聯(lián)新能源商會(huì)儲(chǔ)能專業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)林朔表示，儲(chǔ)能作為未來(lái)智能電網(wǎng)主要技術(shù)瓶頸之一，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在三方面的挑戰(zhàn)。

第一，經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)。經(jīng)濟(jì)性將成為各種技術(shù)派選擇的關(guān)鍵問(wèn)題。由于不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性要求不同，對(duì)關(guān)鍵材料的規(guī)格要求也不同，進(jìn)而存在成本制約。制造工藝的復(fù)雜性將增加成本下降的難度。此外，低能量轉(zhuǎn)換效率會(huì)提高用戶的運(yùn)營(yíng)成本，降低客戶使用價(jià)值。關(guān)鍵材料、制造工藝和能量轉(zhuǎn)化效率是各種技術(shù)面臨的共同挑戰(zhàn)，但針對(duì)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，各種技術(shù)面對(duì)的挑戰(zhàn)不盡相同。

第二，應(yīng)用挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用時(shí)間短。電力行業(yè)對(duì)產(chǎn)品可靠性要求高，傳統(tǒng)上至少需要5年以上的實(shí)地可靠性測(cè)試和試用才能通過(guò)電力用戶的最低標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)前定型周期長(zhǎng)。儲(chǔ)能產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)成熟度、可靠性與一定的規(guī)?；苯酉嚓P(guān)。電力行業(yè)的這種情況使得儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化道路漫長(zhǎng)。

第三，政策機(jī)制挑戰(zhàn)。針對(duì)儲(chǔ)能的政策出臺(tái)有難度。由于發(fā)電、輸電、配電和用電均能從儲(chǔ)能的應(yīng)用中受益，因此政策針對(duì)哪一方出臺(tái)機(jī)制尚沒(méi)有明確結(jié)論。另外應(yīng)用場(chǎng)景的不同會(huì)對(duì)以上各方帶來(lái)受益的較大差異，儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值難以計(jì)算。

儲(chǔ)能可削峰填谷，節(jié)約能源；有利于促進(jìn)可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用；有利于提高電網(wǎng)效率，減少或延緩電力建設(shè)的投資；提高突發(fā)事故的應(yīng)對(duì)能力，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。儲(chǔ)能是未來(lái)電網(wǎng)不可或缺的關(guān)鍵組成部分。但如何選擇適用的儲(chǔ)能技術(shù)、如何在電力系統(tǒng)中進(jìn)行規(guī)模應(yīng)用、如何建立行業(yè)機(jī)制都是確定儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策需要考慮的核心問(wèn)題。

儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)需與政策對(duì)接

美國(guó)和日本作為規(guī)模儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的全球領(lǐng)跑者，在一二十年前就已出臺(tái)一系列政策促進(jìn)其儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。主要手段包括持續(xù)投入多種儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ)研發(fā)、通過(guò)直接資金支持重點(diǎn)儲(chǔ)能企業(yè)的發(fā)展、通過(guò)示范項(xiàng)目論證儲(chǔ)能系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的效果、通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼對(duì)使用儲(chǔ)能技術(shù)的用戶方進(jìn)行鼓勵(lì)等。

從國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)看，政策對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。中國(guó)在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域剛起步，繼2010年《可再生能源法修正案》中第一次提到儲(chǔ)能的發(fā)展后，地方政府陸續(xù)出臺(tái)了儲(chǔ)能相關(guān)政策。但主要還在指導(dǎo)層面支持產(chǎn)業(yè)的示范項(xiàng)目，沒(méi)有針對(duì)產(chǎn)業(yè)機(jī)制的方案。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)迫切需要系統(tǒng)性的方案逐步解決面臨的各項(xiàng)挑戰(zhàn)。

國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心張永偉研究員從政策研究制定的角度，對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展提出了七點(diǎn)建議：一是儲(chǔ)能的發(fā)展可考慮納入新能源發(fā)展的總體規(guī)劃；二是可借鑒電動(dòng)汽車發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)多元技術(shù)路線，加快各類技術(shù)的小規(guī)模試點(diǎn)和示范應(yīng)用；三是建立合理的峰谷電價(jià)等價(jià)格機(jī)制，使得儲(chǔ)能項(xiàng)目投資能夠獲得回報(bào)；四是加大政策補(bǔ)貼力度，可考慮在發(fā)電側(cè)建立專項(xiàng)基金；五是成立由政府主導(dǎo)的儲(chǔ)能產(chǎn)品擔(dān)保公司，分擔(dān)高額風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用；六是通過(guò)多元競(jìng)爭(zhēng)摸清儲(chǔ)能產(chǎn)品的實(shí)際成本，為價(jià)格制定提供真實(shí)可靠的依據(jù)；七是實(shí)施新能源并網(wǎng)與儲(chǔ)能配額制。同時(shí)他強(qiáng)調(diào)，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)需“先標(biāo)準(zhǔn)后制造”，在加大儲(chǔ)能研發(fā)技術(shù)突破的基礎(chǔ)上，再推進(jìn)商業(yè)示范規(guī)?；l(fā)展。

儲(chǔ)能技術(shù)呈多元化發(fā)展格局

當(dāng)前，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)多元化格局，技術(shù)類別繁多。依據(jù)儲(chǔ)能將電力轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，并在需要的時(shí)候以電能的形式釋放的特點(diǎn)，全國(guó)工商聯(lián)新能源商會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、中華新能源動(dòng)力與儲(chǔ)能委員會(huì)理事長(zhǎng)俞振華介紹，全球儲(chǔ)能技術(shù)主要有物理儲(chǔ)能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、蓄冰儲(chǔ)能等)、化學(xué)儲(chǔ)能(如鉛酸電池、鋰離電池、釩電池、鈉硫電池等)和其他儲(chǔ)能(如超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容等)三大類。每種技術(shù)均有自身的優(yōu)勢(shì)和局限，其未來(lái)發(fā)展取決于是否能夠找到適合該技術(shù)特點(diǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，多種技術(shù)并存、共同發(fā)展將成為未來(lái)的趨勢(shì)。

在目前已經(jīng)獲得實(shí)際應(yīng)用或者第三方測(cè)試驗(yàn)證的各種大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)中，抽水蓄能和壓縮空氣技術(shù)相對(duì)成熟。

壓縮空氣蓄能指的是在高壓情況下通過(guò)壓縮空氣來(lái)存儲(chǔ)大量的可再生能源，然后將其存儲(chǔ)在大型地下洞室、枯竭井或蓄水層里。在非用電高峰期，用電機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)，將空氣壓縮進(jìn)一個(gè)特定的地下空間存儲(chǔ)。然后，在用電高峰期，通過(guò)一種特殊構(gòu)造的燃?xì)鉁u輪機(jī)，釋放地下的壓縮空氣進(jìn)行發(fā)電。

“壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種比較適合大規(guī)模儲(chǔ)能的儲(chǔ)能技術(shù)，在常規(guī)電力、可再生能源和智能電網(wǎng)中具有廣泛的應(yīng)用前景，是當(dāng)前電力儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?！敝袊?guó)科學(xué)院工程熱物理研究所陳海生在儲(chǔ)能研討會(huì)上提到。業(yè)內(nèi)專家將壓縮空氣儲(chǔ)能電站比作“能量多媒體”。因?yàn)槟軌虬寻L(fēng)能、太陽(yáng)能、核能在內(nèi)的各種新興能源轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存，取用的只有“空氣”，壓縮空氣儲(chǔ)能電站是這個(gè)“角色”的“最佳人選”。 陳海生還表示，壓縮空氣儲(chǔ)能電站不受場(chǎng)地限制，再加上它大容量存儲(chǔ)的特點(diǎn)，最適合建在大型的風(fēng)電場(chǎng)。

作為目前技術(shù)進(jìn)步最快的化學(xué)儲(chǔ)能，其中液流、鋰電池技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面取得重大突破，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件日趨成熟。據(jù)中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理所研究員、大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司副總經(jīng)理兼總工程師張華民介紹，液流儲(chǔ)能技術(shù)是最適合于風(fēng)能發(fā)電調(diào)幅調(diào)頻并網(wǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)，其中，全釩液流儲(chǔ)能電池以能量轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、蓄電容量大、選址自由、可深度放電、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活、安全環(huán)保、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，成為可再生能源發(fā)電和智能電網(wǎng)的首選儲(chǔ)能技術(shù)之一。釩電池通過(guò)更換電池模塊，電解液和儲(chǔ)能罐可反復(fù)使用，預(yù)計(jì)壽命可達(dá)到15年以上。同時(shí)，釩電池的充放電效率約為75%?！半姵氐妮敵鲰憫?yīng)很快，可以在幾個(gè)毫秒內(nèi)完成從零功率到滿功率輸出?！睆埲A民指出。

飛輪儲(chǔ)能作為其他儲(chǔ)能之一，是利用互逆式雙向電機(jī)實(shí)現(xiàn)電能與高速旋轉(zhuǎn)飛輪的機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換的一種儲(chǔ)能技術(shù)。據(jù)清華大學(xué)工程物理系副研究員戴興建介紹，飛輪儲(chǔ)能的技術(shù)以其循環(huán)成本低、壽命長(zhǎng)、高效率、環(huán)境特性友好等特點(diǎn)，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)頻、高品質(zhì)供電、電制動(dòng)能量再生、脈沖電源等更大規(guī)模的儲(chǔ)能。戴興建指出，目前飛輪儲(chǔ)能的研究主要著力于研發(fā)提高能量密度的復(fù)合材料技術(shù)和超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。其中超導(dǎo)磁懸浮是降低損耗的主要方法，而復(fù)合材料能夠提高儲(chǔ)能密度，降低系統(tǒng)體積和重量。另外，我國(guó)還沒(méi)有100kW、1萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的飛輪儲(chǔ)能電機(jī)，研發(fā)高功率高速電機(jī)也是一大方向。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)突破還需產(chǎn)業(yè)力量。

超級(jí)電容器(即雙電層電容)歷經(jīng)三代及數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)形成可商業(yè)化的系列產(chǎn)品，在用于短時(shí)間、大功率的負(fù)載平滑和高峰值功率、低容量的場(chǎng)合，越來(lái)越多的發(fā)揮著提升電能質(zhì)量的有效作用。目前基于活性碳雙層電極與鋰離子插入式電極的第四代超級(jí)電容器正在開(kāi)發(fā)中。集盛星泰(北京)科技有限公司首席執(zhí)行官陳勝軍介紹，與電池相比，雙電層電容(EDLC)以可深度充放電、低能量損耗、工作溫度范圍寬、環(huán)境適應(yīng)性和可靠性強(qiáng)、免維護(hù)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)/混合動(dòng)力汽車、風(fēng)電、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為儲(chǔ)能技術(shù)是一項(xiàng)可能對(duì)未來(lái)能源系統(tǒng)發(fā)展及運(yùn)行帶來(lái)革命性變化的技術(shù)，必須立足長(zhǎng)遠(yuǎn)從整個(gè)能源系統(tǒng)的角度來(lái)考慮、明確儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展定位，要全面分析儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用對(duì)整個(gè)能源系統(tǒng)和社會(huì)帶來(lái)的綜合效益和價(jià)值，才能助推儲(chǔ)能技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展。