楊瑞瑜

（深圳市老科技工作者協(xié)會(huì)深圳518033）

人類正在被能源枯竭、溫室效應(yīng)所困擾，尋覓“清潔低碳新能源”是擺脫困擾的唯一選擇。比較而言，“中國(guó)式電力能源困擾”顯得尤為突出。

1 一評(píng)：有人會(huì)問(wèn)，中國(guó)式電力能源困擾嚴(yán)重嗎？回答是：很嚴(yán)重！

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快速增長(zhǎng)，對(duì)白天“峰電”的需求越來(lái)越高，全國(guó)大面積“缺電趨勢(shì)”也越來(lái)越嚴(yán)重。由此帶來(lái)我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)的連鎖病態(tài)反應(yīng)。

1）關(guān)于病態(tài)困惑。

反應(yīng)一“峰谷差”越來(lái)越大?！皹O端冷熱氣候”及“世界工廠”兩個(gè)因素，導(dǎo)致我國(guó)對(duì)電力供應(yīng)需求陡增的同時(shí)，也為“峰谷差”的加大埋下了伏筆。據(jù)報(bào)導(dǎo)，近幾年我國(guó)的“峰谷差”徘徊在38%-48%之間?！胺骞炔睢笨杀扔魅说昧烁哐獕翰。湛s壓與舒張壓之間壓差越來(lái)越大。

反應(yīng)二、夜間“谷電”浪費(fèi)越來(lái)越大。2010年我國(guó)平均每天發(fā)電114億千瓦。2011年7月26日，全國(guó)日發(fā)電量首次突破150億千萬(wàn)kW·h。為方便計(jì)算理解，保守評(píng)估我國(guó)的“峰電平均負(fù)荷”為100億千萬(wàn)kW·h。如果我們?nèi)　胺骞炔睢?8%-48%的中間值43%，那就意味著，我國(guó)每天約有43億千瓦的“谷電無(wú)效負(fù)荷”電能白白流掉，相當(dāng)于三峽18天發(fā)電量（2010年，三峽平均每天發(fā)電2.3億千瓦時(shí)）。或者講，我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行20天累積浪費(fèi)的“谷電無(wú)效負(fù)荷”電能，相當(dāng)于三峽一年的發(fā)電量。這是一個(gè)令人無(wú)比震驚的數(shù)據(jù)?！肮入姛o(wú)效負(fù)荷”可比喻人得了拉肚子病，進(jìn)到肚子的營(yíng)養(yǎng)沒(méi)有被吸收就“瀉掉”了。

反應(yīng)三、“峰谷差”越來(lái)越大對(duì)電網(wǎng)的“安全”及“電能質(zhì)量”負(fù)面影響也越來(lái)越大?？杀扔魅说难獕翰▌?dòng)大對(duì)人健康的負(fù)面影響。

2）關(guān)于治病困惑。

反應(yīng)四、治療以上病態(tài)的處方是——在國(guó)家總發(fā)電裝機(jī)容量中，安排30%的電力板塊扮演調(diào)峰角色。據(jù)有關(guān)專家講，實(shí)際我國(guó)調(diào)峰板塊欠賬八成左右。可比喻人的“高血壓病”和“拉肚子病”到了需要抓緊治療的時(shí)候了。

3）關(guān)于成本困惑。以上由“因果關(guān)系”造成的病態(tài)連鎖反應(yīng)，是由“峰谷差”概念引申出“儲(chǔ)能調(diào)峰”命題。在此，首先提請(qǐng)大家注意“大規(guī)模調(diào)峰”概念。因?yàn)椋鳛椤按笠?guī)模調(diào)峰”電源來(lái)說(shuō)需要夠資格：資格一，自身或者通過(guò)移動(dòng)，能夠設(shè)置在電網(wǎng)某一區(qū)域“負(fù)荷中心”的一定半徑內(nèi)（超出范圍則調(diào)峰功效大打折扣）；資格二，要有一定的“大規(guī)?！彪娙萘?，才能匹配“被調(diào)峰的電網(wǎng)”。

美國(guó)電力儲(chǔ)能協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人近期說(shuō)：雖然在過(guò)去的幾年內(nèi)，國(guó)際上儲(chǔ)能技術(shù)成本已經(jīng)得到了顯著下降，但總體看來(lái)，離商業(yè)化要求依然有很長(zhǎng)的距離。美國(guó)目前每千瓦的儲(chǔ)能成本依然高達(dá)1211美元，但我們可接受的目標(biāo)是400美元。

從近半個(gè)世紀(jì)電力技術(shù)發(fā)展歷史來(lái)看，科學(xué)家一直在尋找“把谷電大規(guī)模儲(chǔ)存起來(lái)實(shí)施經(jīng)濟(jì)、有效調(diào)峰”的解決方案，但“物理儲(chǔ)能方式”往往被“資格一”約束而不能扮演“大規(guī)模調(diào)峰”的角色；而“化學(xué)儲(chǔ)能方式”始終被“資格二”約束而不能扮演“大規(guī)模調(diào)峰”的角色。前者屬于“地理資源客觀性質(zhì)障礙”幾乎不可逾越；后者屬于“技術(shù)水平主觀性障礙”有可能逾越。既然如此，科學(xué)家們就把“化學(xué)儲(chǔ)能方式”作為主要的攻克對(duì)象。于是，全世界的相關(guān)科學(xué)家們始終在不懈的追逐這一目標(biāo)，但始終與“山頭”還有一定的距離。原因就是4個(gè)字：成本障礙。

一評(píng)結(jié)論：我國(guó)“調(diào)峰板塊”欠賬引起電網(wǎng)“峰谷差越來(lái)越大”并引起“夜間谷電浪費(fèi)越來(lái)越大”的程度在不斷在加大，到了需要深度治療的時(shí)候了。為了擺脫人類困擾，為了拯救“谷電”，不論什么性質(zhì)的“儲(chǔ)能障礙”都不會(huì)阻擋科學(xué)家的探索步伐。

2 二評(píng)：有人會(huì)提問(wèn)，利用“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”處方治療“病態(tài)峰谷差”后的效果是什么？回答是：提高電網(wǎng)“電能質(zhì)量”！

2.1 “峰谷差”是什么

“峰谷差”也稱為“峰谷差率”、“負(fù)載率”。主要反映電網(wǎng)最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之間的關(guān)系。具體算式是：峰谷差=（峰電負(fù)荷—谷電負(fù)荷）/峰電負(fù)荷 。結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表達(dá)。百分?jǐn)?shù)越大意味“峰谷差”病態(tài)越嚴(yán)重。

2.2 電能質(zhì)量是什么

通過(guò)公用電網(wǎng)供給用戶端的電力產(chǎn)品的品質(zhì)。

2.3 “病態(tài)峰谷差”對(duì)“電能質(zhì)量”負(fù)面影響是什么

“電力產(chǎn)品”不能儲(chǔ)存，以光的速度傳送到各個(gè)負(fù)載，不斷保持“電力五恒狀態(tài)”（恒壓、恒流、恒頻、恒波、恒相）為社會(huì)提供電能服務(wù)。當(dāng)然，“電力五恒狀態(tài)”只是個(gè)理想目標(biāo)，實(shí)踐運(yùn)行當(dāng)中，由于系統(tǒng)中的阻抗負(fù)荷、容抗負(fù)荷、感抗負(fù)荷性質(zhì)不一且多變，加之調(diào)控手段有限，這種理想的狀態(tài)并不存在，五個(gè)要素的狀態(tài)始終在波動(dòng)。

當(dāng)電網(wǎng)峰電與谷電的差值越大，電網(wǎng)“電力五恒狀態(tài)”波動(dòng)就越大，電網(wǎng)調(diào)整的能力就越困難，進(jìn)而對(duì)供電側(cè)、用戶側(cè)不同設(shè)備的負(fù)面影響也越大。當(dāng)電網(wǎng)兩側(cè)之間林林總總不同性質(zhì)負(fù)載的相互影響，就容易進(jìn)一步反饋積累，導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)諸如電磁瞬態(tài)沖擊振蕩、短時(shí)電壓變動(dòng)、長(zhǎng)期電壓變動(dòng)、電壓不平衡、電波畸形、直流偏移、諧波、間諧波、陷波、噪聲、工頻變化等異常現(xiàn)象。由此，對(duì)一些敏感用電客戶影響很大。比如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、微電子技術(shù)控制的自動(dòng)化生產(chǎn)流水線、新興的IT產(chǎn)業(yè)、微電子芯片制造等企業(yè)，對(duì)電能質(zhì)量的要求和敏感程度比一般電力設(shè)備要高得多。因此，任何暫態(tài)和瞬態(tài)的電能質(zhì)量問(wèn)題，都可能造成設(shè)備的損壞或運(yùn)行異常，影響正常的生產(chǎn)，給用戶造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。又比如，由于“短時(shí)失電”后又重合閘，致使電壓突然跌到零或接近零。電壓中斷將致使一些用戶生產(chǎn)停頓，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失或產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。又比如，高爐停電超過(guò)30分鐘，鐵水就要凝固，造成爐體報(bào)廢，引起重大損失。例如，突然發(fā)生的停電更會(huì)威脅人身安全：煤礦礦井突然停電時(shí)，使風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，井下風(fēng)量不足，空氣中瓦斯氣體含量過(guò)高，引起窒息的人身事故。

造成以上林林總總令人生僻難解的故障的主要原因就是五個(gè)字：病態(tài)峰谷差。

2.4 “儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”是如何降低“峰谷差”的？

根據(jù)：峰谷差=（峰電負(fù)荷—谷電負(fù)荷）/峰電負(fù)荷。假設(shè)，儲(chǔ)能調(diào)峰之前，峰電負(fù)荷為100千瓦，谷電負(fù)荷為50千瓦，那么“峰谷差”就是50% ；儲(chǔ)能調(diào)峰之后，“儲(chǔ)能電源”儲(chǔ)存了谷電負(fù)荷時(shí)段的30千瓦，然后在峰電時(shí)段上網(wǎng)，“峰谷差”就會(huì)降低為20%。

二評(píng)結(jié)論：“電能質(zhì)量”不佳會(huì)對(duì)用戶側(cè)造成非常大的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失。降低“峰谷差”是決定“電能質(zhì)量”的前提因素?！罢{(diào)峰”是降低“峰谷差”的唯一手段?！按笠?guī)模儲(chǔ)能調(diào)峰”是關(guān)乎我國(guó)“電網(wǎng)安全”、“谷電浪費(fèi)”及“電能質(zhì)量”的重大的命題。

3 三評(píng)：有人會(huì)提問(wèn)，“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”對(duì)電力產(chǎn)業(yè)的功效性意義大嗎？回答是：非常凸顯！

不斷增長(zhǎng)的“電力需求”迫使國(guó)家拿出大量的資金進(jìn)行電力建設(shè)，而“電力高峰需求”往往是幾十分鐘、幾個(gè)小時(shí)的“階段性需求”，“高峰”過(guò)后大量的電源和電網(wǎng)容量閑置。由此，不僅是浪費(fèi)建設(shè)資金，并且，越來(lái)越大的“峰谷差”帶來(lái)越來(lái)越大的電能浪費(fèi)及“電能質(zhì)量”的下降。解決這一矛盾的最佳手段就是構(gòu)建“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”。

中國(guó)“一石二鳥(niǎo)”成語(yǔ)說(shuō)的是，辦“一件事”影響帶動(dòng)另外“兩件事”的功效。如果這里要?jiǎng)?chuàng)造“一石九鳥(niǎo)”成語(yǔ)，你肯定說(shuō)太不靠譜！天下哪有這么好的事。

現(xiàn)實(shí)的“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”還真是這石破驚天的“一石”，它在執(zhí)行“挖掘谷電價(jià)值”任務(wù)的同時(shí)，影響帶出了“九鳥(niǎo)功效”：

一鳥(niǎo)功效是：可支撐“電網(wǎng)端”削峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)壓、抑制諧波等；

二鳥(niǎo)功效是：可幫助“配電端”輸配能力增強(qiáng)、電力增容；

三鳥(niǎo)功效是：可協(xié)助“發(fā)電端”電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)自如；

四鳥(niǎo)功效是：可捆綁“上網(wǎng)端”間歇電平滑上網(wǎng)；

五鳥(niǎo)功效是：可幫助“用電端”用電時(shí)間自由并節(jié)省電費(fèi)；

六鳥(niǎo)功效是：可配合“控制端”隨主變負(fù)荷變化而變化、實(shí)現(xiàn)對(duì)主變負(fù)載的節(jié)能控制；

七鳥(niǎo)功效是：可促進(jìn)構(gòu)建“分布式電網(wǎng)”發(fā)展步調(diào)；

八鳥(niǎo)功效是：可證明“微域電網(wǎng)”在“廣域電網(wǎng)”的生存價(jià)值；

九鳥(niǎo)功效是：可支撐“傳統(tǒng)電網(wǎng)”朝“智能電網(wǎng)”升級(jí)的發(fā)展進(jìn)程。

當(dāng)然，以上九鳥(niǎo)各個(gè)端點(diǎn)，要被影響具體介入“儲(chǔ)能”才能名至實(shí)歸。比如，四鳥(niǎo)功效說(shuō)的是“間歇電”捆綁“儲(chǔ)能”后，就可無(wú)障礙平滑上網(wǎng)。如果不與“儲(chǔ)能”捆綁會(huì)怎么樣呢？2010年底，全國(guó)風(fēng)機(jī)吊裝容量4 182萬(wàn)千瓦中，并網(wǎng)容量3 107萬(wàn)千瓦，有1 075萬(wàn)千瓦未能并網(wǎng)發(fā)電。去年上半年，我國(guó)風(fēng)電發(fā)了電但無(wú)法被人們所用的“棄風(fēng)”達(dá)27.76億kW·h。今年上半年，甘肅風(fēng)電基地發(fā)生了多起風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故，給電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。專家指出，如果風(fēng)電通過(guò)“儲(chǔ)能”之后上網(wǎng)，以上矛盾就迎刃而解。這就是所謂的“四鳥(niǎo)功效”。

再比如，九鳥(niǎo)功效說(shuō)的是：“儲(chǔ)能”可支撐“傳統(tǒng)電網(wǎng)”朝“智能電網(wǎng)”升級(jí)的發(fā)展進(jìn)程。我國(guó)《十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》中指出，“依托信息、控制和儲(chǔ)能等先進(jìn)技術(shù)，推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)”。顯而易見(jiàn)，“信息”、“控制”和“儲(chǔ)能”三要素是建設(shè)智能電網(wǎng)的前提因素。也就是說(shuō)，通過(guò)提高“傳統(tǒng)電網(wǎng)”的“信息”和“控制”的軟技術(shù)水平和“儲(chǔ)能”的硬技術(shù)水平（兩軟一硬），智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃才能循序漸進(jìn)的推進(jìn)。

綜上所見(jiàn)，“儲(chǔ)能”與“間歇電上網(wǎng)”的關(guān)系、“儲(chǔ)能”與“智能電網(wǎng)”的關(guān)系，不僅僅是互為依托、互為支撐關(guān)系，更是“捆綁共生”關(guān)系。

三評(píng)結(jié)論：為“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”創(chuàng)建“一石九鳥(niǎo)”成語(yǔ)名副其實(shí)。“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”對(duì)電力產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的每個(gè)端點(diǎn)都有積極的功效作用。

4 四評(píng)：有人會(huì)提問(wèn)，“儲(chǔ)能調(diào)峰”對(duì)電力產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性意義大嗎？回答是：非常凸顯！

4.1 “大規(guī)模儲(chǔ)能調(diào)峰”是如何“挖掘谷電價(jià)值”的呢

“大規(guī)模儲(chǔ)能調(diào)峰”把“峰谷差”降下來(lái)后，經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：直接經(jīng)濟(jì)效益是峰電時(shí)段可以少發(fā)電；間接經(jīng)濟(jì)效益是電網(wǎng)“安全性”及“電能質(zhì)量”提高。

讓我們?cè)偻ㄟ^(guò)峰谷差=（峰電—谷電）/峰電公式假設(shè)一個(gè)案例來(lái)分析：儲(chǔ)能調(diào)峰之前，峰電為100千瓦，谷電為50千瓦，那么“峰谷差”為50%；儲(chǔ)能調(diào)峰之后，“儲(chǔ)能電源”儲(chǔ)存了谷電時(shí)段的30千瓦，然后在峰電時(shí)段輸電上網(wǎng)，“峰谷差”降低為20%。

這里需要注意的是，很多人都會(huì)誤認(rèn)為，這里只挖掘30千瓦電能；而正確的理解應(yīng)該是挖掘了60千瓦電能。為什么？用一個(gè)小故事解答其中的道理。

大家都知道，抽水儲(chǔ)能發(fā)電具有“用4發(fā)3”的特征。由此，有業(yè)內(nèi)人抱怨：“抽水儲(chǔ)能發(fā)電”用4度電才發(fā)出3度電，不合算！前國(guó)家能源局局長(zhǎng)張國(guó)寶解釋：“表面看4度電換3度電浪費(fèi)了1度電，但“調(diào)節(jié)峰谷差”用的電和一般發(fā)電性質(zhì)不同”。部長(zhǎng)對(duì)“抽水儲(chǔ)能發(fā)電”經(jīng)濟(jì)價(jià)值定性很到位，但缺乏定量分析。

4.2 定量分析以上案例：峰電時(shí)段發(fā)電1 00千瓦是最高限制指標(biāo)

當(dāng)“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”在峰電時(shí)段把之前儲(chǔ)存的30千瓦輸電上網(wǎng)后，原來(lái)的峰電發(fā)電機(jī)組就可以減少發(fā)電30千瓦。由此我們可以看到，“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”的經(jīng)濟(jì)效益是體現(xiàn)在下游身上。

因此，抽水儲(chǔ)能發(fā)電具有“用4發(fā)3”的特征，應(yīng)該修正為具有“用4削3填3”特征。即，用4瓦電達(dá)到了削峰3瓦填谷3瓦的目的，或者，最簡(jiǎn)單理解為“儲(chǔ)能1貢獻(xiàn)2”。

顯然，如果相關(guān)決策者對(duì)以上定量分析認(rèn)同的話，今后勢(shì)必對(duì)“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”政策支持力度及優(yōu)惠政策也會(huì)有所“調(diào)峰”。

四評(píng)結(jié)論：“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”對(duì)電力產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有明顯的直接、間接經(jīng)濟(jì)意義。應(yīng)該為“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”的“虧損概念”正名為“儲(chǔ)能1貢獻(xiàn)2”。

5 五評(píng)：有人會(huì)質(zhì)疑，既然我國(guó)電網(wǎng)調(diào)峰板塊欠賬巨大，為什么電網(wǎng)運(yùn)行也還算正常？回答是：調(diào)峰三個(gè)子版塊中“拉閘限電調(diào)峰子板塊”貢獻(xiàn)最大！

專家指出，在電網(wǎng)大板塊中，“發(fā)電板塊”與“調(diào)峰板塊”合理的比例是7比3的關(guān)系。我國(guó)電力“調(diào)峰板塊”的構(gòu)成與眾不同、別具中國(guó)特色：由“發(fā)電側(cè)調(diào)峰子板塊”、“儲(chǔ)能調(diào)峰子板塊”、“拉（掉）閘限電調(diào)峰子板塊”組合構(gòu)成。也就是說(shuō)，我國(guó)電網(wǎng)的“調(diào)峰任務(wù)”是由這三個(gè)子板塊的合作承擔(dān)。為什么說(shuō)三個(gè)子版塊中“拉閘限電調(diào)峰子板塊”貢獻(xiàn)最大呢？

5.1 原因一、“發(fā)電側(cè)調(diào)峰子板塊”形同虛設(shè)、無(wú)能為力

關(guān)于小電站調(diào)峰。由于我國(guó)“抓大放小”政策，一些本來(lái)可為“調(diào)峰”起作用的小型煤電站、燃油電站大多被淘汰。從環(huán)保的角度出發(fā)，這個(gè)政策是英明的。

關(guān)于大電站調(diào)峰。基于我國(guó)以“煤”為主的能源資源稟賦特點(diǎn)，決定了我國(guó)以“煤電為主”的電源結(jié)構(gòu)。我國(guó)煤電裝機(jī)中大型“供熱機(jī)組”占大比重，一方面冬季調(diào)峰能力受到限制，另一方面，用高溫、高壓、高效率、高投資的大機(jī)組來(lái)“調(diào)峰”經(jīng)濟(jì)上是不合算，而且對(duì)機(jī)組的安全、壽命有負(fù)面影響；在水電裝機(jī)中，徑流式水電站基本沒(méi)有能力參加調(diào)峰，而大型水利樞紐電站受灌溉、航運(yùn)、防洪等綜合利用影響，調(diào)峰能力受很大制約；核電出于安全性和經(jīng)濟(jì)性考慮一般不參與調(diào)峰。顯而易見(jiàn)，造成我國(guó)電力系統(tǒng)“調(diào)峰板塊”持續(xù)欠賬局面的主要原因，是中國(guó)國(guó)情下電源結(jié)構(gòu)所決定的。

關(guān)于間歇電站調(diào)峰。本來(lái)指望被賦予“新能源、再生能源、清潔能源美譽(yù)”的風(fēng)電、光伏等間歇電，多多承擔(dān)調(diào)峰的作用，但實(shí)際情況倒轉(zhuǎn)身賦予它們“棄電、窩電、垃圾電、電網(wǎng)不安全因素電”的貶譽(yù)了。有時(shí)，風(fēng)電的反調(diào)峰特性反而增加了電網(wǎng)調(diào)峰的難度。由此，間歇電“泥菩薩過(guò)河自身難?！保静豢赡転檎{(diào)峰出力了。

5.2 原因二、“儲(chǔ)能調(diào)峰子板塊”政策不明、倍感吃力

其中，對(duì)唯一可商業(yè)化運(yùn)作的“物理抽水儲(chǔ)能”而言：由于受地理客觀因素的約束，并且受“抽水儲(chǔ)能調(diào)峰電力投資大沒(méi)有效益”錯(cuò)誤觀念的影響，本方式的調(diào)峰總能量發(fā)展的不是太理想；其中，對(duì)“化學(xué)儲(chǔ)能”而言：由于“成本因素”的約束，更重要的是政策支持不到位（國(guó)家對(duì)“新能源發(fā)電”給予了一定的補(bǔ)貼政策，但對(duì)“儲(chǔ)能技術(shù)”卻未有相關(guān)政策出臺(tái)。而美國(guó)已于2010年正式通過(guò)了《儲(chǔ)能法案》，其中對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)提出了明確的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)），導(dǎo)致我國(guó)“化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰”產(chǎn)業(yè)化的雛形階段，就顯得負(fù)擔(dān)重重、方向不明，商業(yè)化道路走得倍感吃力。

5.3 原因三、“拉（掉）閘限電調(diào)峰子板塊”立竿見(jiàn)影、歪打正著

關(guān)于“拉閘限電”做法引起的“各方損失慘重而怨聲載道”不屬于這里討論的話題。這里只探討“拉閘”和“電網(wǎng)掉電”背景事宜。

“電網(wǎng)掉電”是對(duì)“峰谷差太大”的自動(dòng)保護(hù)性行為；“拉閘限電”是各地政府為了完成“節(jié)能減排目標(biāo)”的人為行為。然而，不論是“掉電”還是“拉閘限電”，動(dòng)機(jī)不同但動(dòng)因都是“電網(wǎng)負(fù)荷太大”。也就是說(shuō)，即便不“拉閘限電”也可能“掉電”?？傊?，本事態(tài)的本質(zhì)原因就是“我國(guó)調(diào)峰板塊欠賬太大”，即，我國(guó)電網(wǎng)“發(fā)電板塊”與“調(diào)峰板塊”比例失調(diào)造成的。原水利電力部辦公廳主任沈根才曾經(jīng)公開(kāi)講過(guò)：“拉閘限電在很多時(shí)候并不是發(fā)電機(jī)組不夠用，而是缺少調(diào)峰電源造成的”。最近，韓國(guó)首爾“拉閘限電”和墨西哥首都“電網(wǎng)掉電”影響近千萬(wàn)人的正常生活就是類似的緣故。

至此，如果有人單純認(rèn)為“拉（掉）閘限電調(diào)峰子板塊”屬于“虛擬怪胎調(diào)峰子板塊”那就冤枉它了。其實(shí)，正是由于這個(gè)子板塊的“超值貢獻(xiàn)”，使得國(guó)家電網(wǎng)“發(fā)電板塊”與“調(diào)峰板塊”的比例基本處于安全狀態(tài)，使得“調(diào)峰板塊欠賬矛盾”被緩解。顯然，在“調(diào)峰板塊”欠賬矛盾解決之前，我國(guó)電網(wǎng)調(diào)峰的重?fù)?dān)，還得靠“拉（掉）閘限電調(diào)峰子板塊”實(shí)施“歪打正著”的調(diào)峰路線。實(shí)屬無(wú)奈也！

五評(píng)結(jié)論：造成我國(guó)調(diào)峰板塊欠賬的主要原因是我國(guó)電力系統(tǒng)“結(jié)構(gòu)先天失衡”造成的。既然“發(fā)電側(cè)調(diào)峰子板塊”無(wú)能為力，既然“拉（掉）閘限電調(diào)峰子板塊”屬于過(guò)渡形式，那么，加快增強(qiáng)我國(guó)“儲(chǔ)能調(diào)峰子板塊”實(shí)力，是解決“欠賬矛盾”及“結(jié)構(gòu)先天失衡矛盾”的必然選擇。

6 六評(píng)：有人會(huì)提問(wèn)，為什么“物理儲(chǔ)能方式”不適合扮演我國(guó)“谷電儲(chǔ)能大規(guī)模調(diào)峰板塊的主要角色”？回答是：客觀局限！

目前，物理儲(chǔ)能主要包括：抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等方式。

6.1 抽水蓄能

利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至“上水庫(kù)”，在電力負(fù)荷高峰期再放水至“下水庫(kù)”發(fā)電上網(wǎng)參加調(diào)峰。優(yōu)點(diǎn)：商業(yè)化程度高，技術(shù)成熟；可儲(chǔ)存谷電，適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定周波和電壓；缺點(diǎn)：建設(shè)周期較長(zhǎng)、投資較大、規(guī)模受地貌影響、轉(zhuǎn)換效率為65%～75% ；客觀局限：不能夠任意設(shè)置在電網(wǎng)“負(fù)荷中心”的一定半徑內(nèi)。

6.2 壓縮空氣儲(chǔ)能：利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電力制造“壓縮空氣” ，然后將“壓縮空氣”密封在容器中（諸如報(bào)廢礦井、山洞、過(guò)期油氣井或新建儲(chǔ)氣井），然后在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期，釋放壓縮的空氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電

優(yōu)點(diǎn)：其燃料消耗比調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)組可以減少1/3；建設(shè)投資和發(fā)電成本低于抽水蓄能電站；安全系數(shù)高，壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)：其能量密度低?？陀^局限：受巖層等地形條件的限制，不能夠任意設(shè)置在電網(wǎng)“負(fù)荷中心”的一定半徑內(nèi)。總體而言，目前尚處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性有待觀察。

6.3 飛輪儲(chǔ)能：利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電

優(yōu)點(diǎn)：效率在90%以上，循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，無(wú)污染，維護(hù)簡(jiǎn)單，可連續(xù)工作；缺點(diǎn)：能量密度低。保證系統(tǒng)安全性方面的費(fèi)用很高，小規(guī)模無(wú)法體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)?？陀^局限：總體而言，目前尚處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性有待觀察。

6.4 超導(dǎo)儲(chǔ)能：利用超導(dǎo)體制成的線圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量

具有響應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)換效率高、比容量大等特點(diǎn)。總體而言，目前尚處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性有待觀察。

六評(píng)結(jié)論：已經(jīng)商業(yè)化或即將商業(yè)化的各種物理儲(chǔ)能方式，均存在不同形式、不同程度的客觀性局限，從經(jīng)濟(jì)性、有效性、產(chǎn)業(yè)化步調(diào)等因素綜合分析來(lái)看，物理儲(chǔ)能方式僅僅適宜扮演“儲(chǔ)能調(diào)峰的輔助角色”。

7 七評(píng)：有人會(huì)問(wèn)，哪一種“化學(xué)儲(chǔ)能方式”適合扮演我國(guó)“谷電儲(chǔ)能大規(guī)模調(diào)峰板塊的主要角色”？回答是：燃料電池！

前面提到，“化學(xué)儲(chǔ)能方式”被“規(guī)模儲(chǔ)電容量”所約束，而“規(guī)模儲(chǔ)電容量”被“一致性技術(shù)障礙”所約束，而“一致性技術(shù)障礙”被“成本障礙”所約束。言下之意，能夠掙脫這“因果關(guān)系約束鏈條”的電池類型，就會(huì)成為“主要角色”。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外業(yè)內(nèi)主流觀點(diǎn)來(lái)看，非“燃料電池”莫屬。

關(guān)于燃料電池的比較優(yōu)勢(shì)：1、潔凈、安全的發(fā)電裝置；2、多燃料系統(tǒng)；3、高效率的發(fā)電裝置；4、分散型的發(fā)電裝置；5、與“谷電”捆綁后，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)發(fā)電；6、規(guī)模稍小的可以建在住宅小區(qū)、辦公樓、廠區(qū)甚至城市的中心地帶，可以減少因長(zhǎng)距離輸送電力而產(chǎn)生的損耗；7、可面向個(gè)人用途的超小型燃料電池，可以作為筆記本電腦和移動(dòng)便攜電話的電源；8、常規(guī)物理發(fā)電能源效率只有30%～40%；而燃料電池可以將能源利用效率提高到70%～80%。

關(guān)于“儲(chǔ)電容量一致性”的重要性：眾所周知，儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模電容量，是通過(guò)各單元電池的串并聯(lián)之后獲得。因此，各單元電池電容量的“一致性”指標(biāo)至關(guān)重要。大家都有“電池短板效應(yīng)”的生活經(jīng)驗(yàn)：如果你把2節(jié)新電池和1節(jié)舊電池放到A手電筒里；把3個(gè)稍微舊但屬于一批次的電池放到B手電筒里，此時(shí)，A手電筒三個(gè)電池加起來(lái)的電容量比B手電筒三個(gè)電池加起來(lái)的電容量要大。然而，往往A手電筒還不如B手電筒可照明的時(shí)間長(zhǎng)。為什么呢？原因是：A手電筒電源的“一致性”不如B手電筒，內(nèi)因是A手電筒“能量?jī)?nèi)耗”比B手電筒大。顯而易見(jiàn)，“儲(chǔ)電容量一致性”屬于“儲(chǔ)能技術(shù)”的根本性指標(biāo)，也屬于技術(shù)難點(diǎn)；“儲(chǔ)電容量”規(guī)模越大，“一致性”技術(shù)難點(diǎn)就越大。

關(guān)于“二次電池”與“燃料電池”的擂臺(tái)賽：從使用方法分類來(lái)看，化學(xué)儲(chǔ)能電池有“一次電池”、“二次電池”、“燃料電池”三種分類?！耙淮涡噪姵亍睂儆谑褂靡淮尉蛷U棄的電池（應(yīng)用在手電筒等），不屬于我們討論的范疇?！岸坞姵亍睂儆凇翱煞磸?fù)充電使用的電池”，“燃料電池”屬于“通過(guò)不間斷輸入燃料持續(xù)放電使用的電池。我們通過(guò)對(duì)“二次電池”和“燃料電池”進(jìn)行打擂臺(tái)比賽，看看“燃料電池”是如何勝出的。

比賽一、“規(guī)模儲(chǔ)電容量一致性”指標(biāo)：從化學(xué)原理來(lái)看，“二次電池”與“燃料電池”是類似的：它們的單體電池都是由正負(fù)兩個(gè)電極及電解質(zhì)組成。從工作原理來(lái)看，“二次電池”的“電容量”是“定量”儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，放電完了之后通過(guò)“充電”恢復(fù)電容量；而“燃料電池”的“電容量”是“不限制電容量”儲(chǔ)存在電池外部，通過(guò)不斷輸入“燃料”連續(xù)放電。因此，“燃料電池”就是發(fā)電機(jī)，“二次電池”就是儲(chǔ)電機(jī)，這是兩者之間本質(zhì)的區(qū)別。正是這個(gè)區(qū)別，帶來(lái)兩者在解決“規(guī)模電容量一致性”技術(shù)難點(diǎn)的分道揚(yáng)鑣，以及連帶出“承受原材料成本”的分道揚(yáng)鑣。

“燃料電池”通過(guò)“結(jié)構(gòu)層面”保證一致性：一是基于正極是“無(wú)形空氣”，不牽扯“有型原材料”尺寸、工藝和原材料本身等因素一致性的約束；二是基于活性物質(zhì)的固相及形貌不發(fā)生變化，不一致性概率大大降低。

“二次電池”儲(chǔ)存活性物質(zhì)的固相及形貌必然發(fā)生非線性變化；工藝過(guò)程保證有型原材料尺寸等因素的“一致性”有很大的難點(diǎn)。因此，只有被動(dòng)從“技術(shù)層面”力爭(zhēng)一致性（往往很難保持一致），只有通過(guò)后期被動(dòng)均衡手段去彌補(bǔ)，當(dāng)然，由此往往要額外付出較高的成本代價(jià)。

比賽二、“工作溫度”指標(biāo)：大家都知道，蓄電池在充電和放電過(guò)程產(chǎn)生的高溫，一直是難以逾越的技術(shù)癥結(jié)。近幾個(gè)月內(nèi)，深圳混合動(dòng)力雙層大巴、上海雙電（電池＋超級(jí)電容）公交車和杭州電動(dòng)出租車相繼發(fā)生“動(dòng)力電源”自燃事件。這3輛車的“動(dòng)力電源”就是由“二次電池”技術(shù)制造。由此，我們理解了儲(chǔ)能電源的“工作溫度”技術(shù)指標(biāo)也是很重要的。顯然，也正是兩者之間工作原理的不同，也帶來(lái)兩者在解決“安全工作溫度”技術(shù)難點(diǎn)的分道揚(yáng)鑣，以及連帶出“承受控制部件成本”的分道揚(yáng)鑣。

一般來(lái)講“二次電池”的工作溫度比“燃料電池”高40%左右，“承受控制部件成本”也明顯高許多。原因是什么呢？

我國(guó)著名化學(xué)教授艾新平解釋了“二次電池”發(fā)生自燃或爆炸現(xiàn)象的原因?！岸坞姵亍睂儆谝粋€(gè)密閉的反應(yīng)體系，在其內(nèi)部存在系列電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)。除了用于儲(chǔ)存和釋放電能的正常電極反應(yīng)外，還存在許多潛在的副反應(yīng)，如電解質(zhì)溶液的還原和氧化分解、正極的熱分解等。當(dāng)電池處于正常溫度范圍和正常電壓范圍時(shí)，這些副反應(yīng)不會(huì)發(fā)生，電池內(nèi)部?jī)H發(fā)生正常的充電和放電反應(yīng)，此時(shí)電池是安全的。但當(dāng)電池溫度過(guò)高，或者充電電壓過(guò)高時(shí)，這些副反應(yīng)被觸發(fā)，產(chǎn)生大量的熱，并釋放出有機(jī)小分子氣體。由于反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生的熱量不能有效傳遞到電池體外，引起電池內(nèi)部溫度和壓力的急劇上升。而溫度的上升又會(huì)極大地加速副反應(yīng)的進(jìn)行速度，產(chǎn)生更大量的熱和氣體產(chǎn)物，此時(shí)電池進(jìn)入無(wú)法控制的自加溫狀態(tài)，即俗稱的“熱失控狀態(tài)”，這種情況下，電池有可能發(fā)生自燃或爆炸。由此，我國(guó)著名汽車工程教授王秉剛認(rèn)為，在“二次電池”的安全問(wèn)題徹底解決之前，把它作為公交車的動(dòng)力電源應(yīng)該慎之又慎。以此推理，“二次電池”作為儲(chǔ)能用途來(lái)講，同樣存在“潛在的熱失控狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)”及“內(nèi)在的成本壓力”。

比較而言，“燃料電池”屬于半密閉的反應(yīng)體系，其中一半的反應(yīng)任務(wù)是在體外完成的，因此，基本不存在潛在的副反應(yīng)。

比較而言，“燃料電池”是微容量化學(xué)瞬間反應(yīng)，工作溫度不存在累計(jì)升高的背景；“二次電池”是總?cè)萘炕瘜W(xué)累計(jì)反應(yīng)，工作溫度容易累計(jì)升高。

另外，衡量電池優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)非常多。比如，比能量、比功率、轉(zhuǎn)化率等。如果都撇開(kāi)“成本障礙”因素，除了“比功率”指標(biāo)外，“燃料電池”都會(huì)顯出比較優(yōu)勢(shì)，由于篇幅有限這里不再贅述。總之，兩者之間最主要的幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)屬于“結(jié)構(gòu)層面”與”技術(shù)層面“的區(qū)別，“二次電池”也只有甘拜下風(fēng)了。比賽就到此為止。

七評(píng)結(jié)論：通過(guò)對(duì)“二次電池”與“燃料電池”幾個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)的比較，“二次電池”許多“先天不足”的秉性，只適宜承擔(dān)儲(chǔ)能的輔助角色。

8 八評(píng)：有人會(huì)提問(wèn)，哪一種燃料電池能夠逾越“成本障礙”，并適合扮演我國(guó)“谷電儲(chǔ)能大規(guī)模調(diào)峰板塊的主要角色”？回答是：液流—鋅粉—燃料電池！

前面提到，“化學(xué)儲(chǔ)能方式”的“成本障礙”離“山頭”還有一定的距離。從世界范圍來(lái)看，最接近“山頭”的有“氫—燃料電池”、“釩—燃料電池”、“鋅—燃料電池”三種技術(shù)路線。言下之意，哪一種技術(shù)路線率先逾越“成本障礙”就是勝者。下面，我們還是通過(guò)比賽做出裁決。

8.1 關(guān)于“氫—燃料電池”

“氫—燃料電池”即以“氫”為燃料的電池。工作原理是：將氫氣送到燃料電池的陽(yáng)極板，經(jīng)過(guò)催化劑(鉑)的作用，氫原子中的一個(gè)電子被分離出來(lái)從而在外電路中產(chǎn)生電流。

“氫—燃料電池”是出道最早、技術(shù)最成熟、最環(huán)保清潔的電源。從各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來(lái)講，幾乎是盡善盡美。但軟肋有三點(diǎn)：其一、氫是高度易燃品，“安全存儲(chǔ)和運(yùn)輸”的成本極高；其二、陰極與陽(yáng)極之間的質(zhì)子交換膜造價(jià)極高；其三、參與化合的“鉑金”價(jià)格極高。由此，“三個(gè)極高”使得它很難逾越“成本障礙”。難怪，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬上臺(tái)伊始，就終止幾十年一直對(duì)“氫—燃料電池”的聯(lián)邦科研預(yù)算，轉(zhuǎn)撥給其他技術(shù)路線的新能源項(xiàng)目。目前，氫電池單元部件的成本是磷酸鐵鋰電池的5倍多。

8.2 關(guān)于“釩—燃料電池”

“釩—燃料電池”即以“釩”為燃料的電池。工作原理是基于金屬釩元素的氧化還原電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

“釩—燃料電池”是出道較晚就初露鋒芒、技術(shù)成熟、環(huán)保清潔的電源。與其它化學(xué)電源相比，釩電池具有明顯的優(yōu)越性，主要優(yōu)點(diǎn)如下：1、功率大；2、容量大；3、效率高；4、壽命長(zhǎng)；5、安全性高；6、選址自由度大。國(guó)內(nèi)某企業(yè)對(duì)該技術(shù)的開(kāi)發(fā)水平已進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。

但軟肋有三點(diǎn)：其一、能量密度低引起的建設(shè)、空間成本較高。比如，能量密度是鋰電池的十分之一。這意味著儲(chǔ)同樣的能量體積則是鋰電池的10倍；其二、陰極與陽(yáng)極之間的質(zhì)子交換膜造價(jià)也比較高；其三、系統(tǒng)構(gòu)成較復(fù)雜，對(duì)工作環(huán)境溫度要求較高（溫度太高太低都不行）造成配套成本較高；由此，“三個(gè)較高”使得它也很難逾越“成本障礙”。目前，釩電池單元部件的成本是磷酸鐵鋰電池的2倍多。

8.3 關(guān)于“鋅—燃料電池”：

“鋅—燃料電池”即以“鋅”為燃料的電池。工作原理是：利用空氣中的氧氣和金屬鋅在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)而產(chǎn)生直流電。

“鋅—燃料電池”是出道很早的清潔電源、技術(shù)難點(diǎn)較多。與其他化學(xué)電源相比，主要優(yōu)點(diǎn)如下：1、比能量大；2、容量可大可小；3、效率高；4、安全性高；5、價(jià)格低。

但軟肋有三點(diǎn)：其一、“鋅”的氧化過(guò)程容易結(jié)晶，并容易導(dǎo)致電池內(nèi)部短路引起電池壽命的衰減；其二、“鋅”反應(yīng)過(guò)程極易“鈍化”，從而導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)衰減；其三、“鋅”反應(yīng)過(guò)程易“自放電”，從而導(dǎo)致電容量衰減。由此，“三個(gè)衰減技術(shù)難點(diǎn)”使得它商業(yè)化道路上產(chǎn)品路子比較窄、生存壓力較大。

在此，提請(qǐng)大家注意的是，“鋅—燃料電池”是三種電池中唯一不是受“成本障礙”所約束，而是受“技術(shù)難點(diǎn)”所羈絆。言下之意，“技術(shù)難點(diǎn)”如果被征服它就可能成為優(yōu)勝者。

實(shí)際上，“三個(gè)衰減技術(shù)難點(diǎn)”都是由“鋅—燃料電池”中的“鋅板”惹的禍?！颁\板”是由鋅粉粘合壓制而成?！颁\板”是在靜態(tài)電解液的腔體中，按照既定的化學(xué)反應(yīng)程式工作。隨著時(shí)間推移，其表面被一層氧化鋅逐漸附著包裹，正常的化學(xué)反應(yīng)被抑制，負(fù)極活性物質(zhì)并沒(méi)有真正的充分反映，電壓電流隨之逐步衰減，直到無(wú)電可放。由此造成了“三個(gè)衰減”。

獨(dú)辟蹊徑往往帶來(lái)柳暗花明又一村。國(guó)內(nèi)某企業(yè)解決矛盾手段是：把靜態(tài)電解液改為“液流”動(dòng)態(tài)后，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)開(kāi)始好轉(zhuǎn)；之后，再創(chuàng)新再升級(jí)的手段是：將“鋅板”改為“鋅粉”后，單位時(shí)間“被氧化”的效率陡然提高，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)奇跡般產(chǎn)生飛躍。當(dāng)然，伴隨二次升級(jí)換代過(guò)程出現(xiàn)的新矛盾也被一一化解。解決了諸如抗腐性碳用于空氣電極基體、新氧電極催化劑、新鋅電極等業(yè)內(nèi)世界技術(shù)難點(diǎn)，并開(kāi)辟了一些新技術(shù)分支，申報(bào)了若干國(guó)際、國(guó)內(nèi)專利。該技術(shù)經(jīng)法定部門檢測(cè)顯示，眾多指標(biāo)達(dá)到世界先進(jìn)、領(lǐng)先水平。

這就是“鋅—燃料電池”演繹成“液流—鋅粉—燃料電池”故事。目前，該電池單元部件的成本是二次電池—磷酸鐵鋰電池的80%左右；是“釩—燃料電池”成本的25%左右。

8.4 關(guān)于“液流—鋅粉—燃料電池”主要技術(shù)指標(biāo)

衡量電池優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)非常多。通過(guò)橫向、縱向與其他類型電池比較，該電池具有“五高一低”特征：即高比能量、高能量轉(zhuǎn)化率、高性價(jià)比系統(tǒng)、高安全穩(wěn)定、高循環(huán)利用、低碳零污染六個(gè)方面。具體解釋如下：

高比能量——比能量可做到400～1 000 kw/kg，國(guó)際領(lǐng)先，如果作為電動(dòng)汽車動(dòng)力電源續(xù)航里程達(dá)400公里以上（另外，“比功率”達(dá)到60～180W/kg，超美國(guó)同類技術(shù)。）。

高能量轉(zhuǎn)化率——轉(zhuǎn)換率達(dá)83%（1公斤鋅粉發(fā)1度電，還原1公斤鋅粉需要1.2度電）。

高性價(jià)比系統(tǒng)——“鋅”材料比鋰、釩等成本低很多；循環(huán)利用燃料；設(shè)備簡(jiǎn)練；運(yùn)行環(huán)境友好等因素，造成系統(tǒng)成本較低。

高安全穩(wěn)定——體現(xiàn)在三個(gè)方面：

一是應(yīng)用安全方面。該技術(shù)“燃料電池”的物理、化學(xué)安全性能，遠(yuǎn)超出其他類似產(chǎn)品。鋅的運(yùn)輸、作業(yè)過(guò)程，不存在高溫爆炸問(wèn)題，也沒(méi)有化學(xué)污染現(xiàn)象；零下20度到50度及高海拔情況下性能基本不受影響；

二是運(yùn)行穩(wěn)定方面。眾所周知，電池總?cè)萘渴峭ㄟ^(guò)各單元電池的串并聯(lián)之后獲得，因此，各單元電池勢(shì)能“一致性”指標(biāo)至關(guān)重要。該技術(shù)是通過(guò)“結(jié)構(gòu)層面”保證一致性：第一、系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量與額定功率相互獨(dú)立，存儲(chǔ)的電量取決于氧化鋅的數(shù)量。由此，根據(jù)工藝用途，放電和充電既可以是兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)、又可以交替進(jìn)行、又可以同時(shí)進(jìn)行；第二、基于正極是“無(wú)形空氣”，不牽扯“有型原材料”尺寸、工藝和原材料本身等因素一致性的約束；第三、基于活性物質(zhì)的固相及形貌不發(fā)生變化，不一致性概率大大降低。而其他類型電池的活性物質(zhì)的固相及形貌發(fā)生非線性變化，并且克服“有型原材料”尺寸、工藝等因素一致性的約束有很大的難點(diǎn)，只有被動(dòng)從“技術(shù)層面”力爭(zhēng)一致性（往往很難保持一致），或通過(guò)均衡等方法實(shí)現(xiàn)。由此，往往要付出較高的成本代價(jià)。

三是資源安全方面。鋅是我國(guó)第四儲(chǔ)量金屬，僅次于鐵，達(dá)9 384萬(wàn)噸，居世界第四位。假如中國(guó)以“鋅”替代“石油”作為汽車動(dòng)力能源，不會(huì)存在“石油對(duì)外依賴程度不斷升級(jí)后的國(guó)家能源安全問(wèn)題”。

高循環(huán)利用——該技術(shù)的正極是“空氣“，取之不盡用之不竭；負(fù)極“鋅粉”只是作為燃料循環(huán)使用，被封閉循環(huán)利用的介質(zhì)而已。而其他技術(shù)“二次電池”所用鋰、鎳、鐵、鉛等介質(zhì)載體屬于“不可逆”。因此，該技術(shù)不存在“二次電池”早充電、過(guò)充電、過(guò)放電、淺度放電、電極板遇熱變形等顧慮。

低碳零污染——該技術(shù)所牽扯的全產(chǎn)業(yè)鏈，除上游鋅礦采掘、冶煉環(huán)節(jié)屬于傳統(tǒng)環(huán)境狀態(tài)外，下游各個(gè)環(huán)節(jié)均可駕馭在“優(yōu)良環(huán)境指數(shù)”狀態(tài)——零污染，不存在任何化學(xué)污染現(xiàn)象；不像有的電池技術(shù)的作業(yè)過(guò)程污染環(huán)境；也不存在諸如“鉛酸充電電池”生產(chǎn)過(guò)程及報(bào)廢后屬于重度污染物的傷腦筋事宜。

8.5 關(guān)于“液流—鋅粉—燃料電池”問(wèn)世的社會(huì)意義

至此有人會(huì)問(wèn)，我國(guó)誕生了“性價(jià)比國(guó)際領(lǐng)先”的液流—鋅粉—燃料電池意味著什么呢?

眾所周知，電力產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，也是體現(xiàn)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)。當(dāng)下，“清潔新能源”世界競(jìng)賽是關(guān)乎世界工業(yè)格局、能源格局的最重要的賽事。國(guó)際上多種技術(shù)路線及我國(guó)個(gè)別“大容量化學(xué)儲(chǔ)能”技術(shù)路線，都在緊鑼密鼓的推進(jìn)，都想搶先一步攀登目前“世界上最有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值之一的珠穆朗瑪”。顯而易見(jiàn)，重視“谷電大規(guī)模化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”產(chǎn)業(yè)的快速推進(jìn)，對(duì)中國(guó)電力產(chǎn)業(yè)乃至整體產(chǎn)業(yè)升級(jí)來(lái)講，都是百年難遇的歷史機(jī)遇。

近期召開(kāi)的“中國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)峰會(huì)”上某院士指出：中國(guó)的儲(chǔ)能技術(shù)決定著新能源的未來(lái)發(fā)展。國(guó)務(wù)院專家委員會(huì)主任徐錠明說(shuō)：儲(chǔ)能是中國(guó)新能源革命中的重要一環(huán)，不能再與世界的發(fā)展失之交臂。

鋅，兒童缺了發(fā)育不好，成人缺了生育不好，化妝缺了效果不好，輪胎缺了質(zhì)量不好，然而，把它變成“新能源”真還是新鮮事?！颁\與氧氣結(jié)伴可以放電”人類已經(jīng)知道一百多年了，可把“鋅”變成具有商業(yè)化價(jià)值的“能源”，可是中國(guó)人辦的事。其演繹過(guò)程的辛苦曲折堪比當(dāng)年玄奘西天取經(jīng)；其歷經(jīng)5840個(gè)日日夜夜磨礪及數(shù)百次試驗(yàn)的“鋅史”，值得令國(guó)人肅然起敬。如果“鋅”的夢(mèng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，其“減碳價(jià)值”與“干干凈凈”特點(diǎn)可與“核電”媲美；而其“燃料長(zhǎng)生不老”特點(diǎn)與核電的“核廢料難處理”特點(diǎn)比較卻是冰火兩重天；而其“平平穩(wěn)穩(wěn)安安全全”特點(diǎn)與核電的“意外事故難處理”特點(diǎn)更是陰陽(yáng)兩重天。如果“鋅”有機(jī)會(huì)擔(dān)當(dāng)中國(guó)電網(wǎng)的“儲(chǔ)谷電調(diào)峰”的主要角色，其用20天時(shí)間就能發(fā)出三峽一年的電量來(lái)，且兩者之間“投入產(chǎn)出之比”會(huì)是天壤之別。顯而易見(jiàn)，“鋅的儲(chǔ)能與發(fā)電”是當(dāng)下眾望所歸的“低碳清潔新能源”，把它賦予“中華新能源”當(dāng)之無(wú)愧！八評(píng)結(jié)論：“中華新能源”世界首創(chuàng)，主要技術(shù)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，適合扮演我國(guó)“谷電儲(chǔ)能大規(guī)模調(diào)峰板塊的主要角色”。

9 九評(píng)：有人會(huì)提問(wèn)，利用“中華新能源”構(gòu)建我國(guó)“谷電大規(guī)?；瘜W(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”可操作的商業(yè)模式有嗎？回答是：有！

關(guān)于發(fā)現(xiàn)“中華新能源”的背景：“哲學(xué)史剃刀定律”富有啟迪意義：簡(jiǎn)單問(wèn)題復(fù)雜簡(jiǎn)單；復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單復(fù)雜。中國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展軌跡，正印證了這樣的邏輯演繹路徑。顯然，任何新事物，最終要把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，才具有可操作性。

解國(guó)家之困擾匹夫有責(zé)。筆者當(dāng)過(guò)電工，學(xué)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)工科專業(yè)，熱衷于環(huán)保、新能源發(fā)展趨勢(shì)的研究，對(duì)我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)調(diào)整與發(fā)展的困局跟蹤關(guān)注由來(lái)已久。對(duì)如何把“由技術(shù)、政策、市場(chǎng)等多因素相互糾葛的復(fù)雜困局簡(jiǎn)單化處理”頗感興趣。筆者經(jīng)多年的調(diào)查研究、多次參觀國(guó)際、國(guó)內(nèi)專業(yè)展覽會(huì)，以“儲(chǔ)能調(diào)峰”為介入點(diǎn)，橫向、縱向比較了國(guó)內(nèi)外數(shù)種技術(shù)后，并認(rèn)真分析了我國(guó)“儲(chǔ)能調(diào)峰”困局的前因后果。

本文是筆者在2009年深圳高交會(huì)了解后、跟蹤二年多后的心靈觸動(dòng)及有感而發(fā)。由此，筆者深刻意識(shí)到，新的產(chǎn)業(yè)“失之毫米”的非理性開(kāi)端，就會(huì)有“差之千里”經(jīng)濟(jì)后果。兩者之間社會(huì)資源的有效利用與無(wú)效浪費(fèi)有天壤之別。作為一個(gè)有良知的老工程人員，應(yīng)該發(fā)揮余熱盡匹夫之責(zé)！于是，就有了這樣的“九評(píng)”與大家見(jiàn)面。本事態(tài)是由技術(shù)密集爭(zhēng)鳴、政策密集波動(dòng)、市場(chǎng)密集或然三大因素糾結(jié)在一起，試圖“講清楚”都不是一件容易的事。為了能讓“外行人看得懂、內(nèi)行人能接受、決策人能理解”，經(jīng)反復(fù)揣摩就形成了類似“形勢(shì)評(píng)論＋科普讀物＋報(bào)告文學(xué)”的“九評(píng)”特殊文體。期待大家笑納！

關(guān)于“中華新能源”項(xiàng)目基本背景。很幸運(yùn)！該技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)完全屬于國(guó)內(nèi)一家公司。該技術(shù)是該公司十七年潛心研究的成果。該技術(shù)最早主要圍繞“小轎車動(dòng)力電源”的研究。十年前該技術(shù)曾引起江總書(shū)記親臨關(guān)注、前科技部部長(zhǎng)曾八次考察、十多個(gè)院士曾親臨指導(dǎo)?；谠摴厩宄J(rèn)識(shí)到“充電式純電動(dòng)車”不適應(yīng)中國(guó)國(guó)情，就下定決心研制“類似加油動(dòng)力電源”。經(jīng)過(guò)數(shù)年嘔心瀝血、心甘寂寞的潛行，終于在第三代動(dòng)力電源技術(shù)身上具備了“類似加油”功效。盡管“動(dòng)力電源”不論從應(yīng)用角度還是技術(shù)要求，比“儲(chǔ)能電源”要求更高一些，但重要的是，該公司發(fā)現(xiàn)該技術(shù)如果應(yīng)用在“儲(chǔ)能”領(lǐng)域，更能體現(xiàn)它的價(jià)值，可解中國(guó)電力調(diào)峰燃眉之困惑。因此，該公司三年前專門組織技術(shù)力量實(shí)施“儲(chǔ)能計(jì)劃”。

關(guān)于“中華新能源”世界首創(chuàng)的儲(chǔ)能技術(shù)：今年6月，筆者現(xiàn)場(chǎng)考察了在秦嶺峽谷中，用該技術(shù)實(shí)踐的“風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)”示范基地。該系統(tǒng)把風(fēng)電和光電作為“中華新能源”燃料循環(huán)的能源，不斷把“氧化鋅”還原為“鋅”，“中華新能源發(fā)電機(jī)”就有了持續(xù)不斷的發(fā)電能力?；谠撓到y(tǒng)“風(fēng)電、光電、儲(chǔ)電、發(fā)電四者有效的捆綁”與“燃料循環(huán)過(guò)程的有效自動(dòng)化控制”兩個(gè)特征，加上“極少人工管理”及“長(zhǎng)年后僅僅更換小材料”兩個(gè)因素，“中華新能源發(fā)電機(jī)”具有了“準(zhǔn)永動(dòng)機(jī)電源”屬性。本示范基地同時(shí)也證明了“七鳥(niǎo)功效”的“分布式電網(wǎng)”及“八鳥(niǎo)功效”的“微域電網(wǎng)”可操作性。重要的是，該系統(tǒng)展現(xiàn)了儲(chǔ)存電能——轉(zhuǎn)換效率——成本控制——自動(dòng)化控制全過(guò)程的世界首創(chuàng)。

下面通過(guò)與其他技術(shù)的比較，來(lái)闡釋那一節(jié)點(diǎn)屬于世界首創(chuàng)。

與“二次電池”儲(chǔ)能技術(shù)的特征比較：

新能源1號(hào)：“儲(chǔ)能發(fā)電—雙體系—單容量—燃料閉循環(huán)自動(dòng)化控制”特征。

二次電池：“儲(chǔ)能發(fā)電—單體系—雙容量—充電非閉循環(huán)自動(dòng)化控制”特征。

通過(guò)“分解對(duì)比”更好理解：

其一、“中華新能源”的“雙體系”指——“發(fā)電”與“儲(chǔ)電”在各自的容器中工作，“發(fā)電功率”與“儲(chǔ)電容量”通過(guò)各自容器空間尺寸的變化而變化，可滿足用戶的任意細(xì)分需求?！岸坞姵亍钡摹皢误w系”指——“發(fā)電”與“儲(chǔ)電”在一個(gè)容器中工作，“發(fā)電功率”與“儲(chǔ)電容量”已經(jīng)被容器極板面積格式化定型，不能滿足用戶的任意細(xì)分需求。即，“儲(chǔ)能”與“發(fā)電”時(shí)間坐標(biāo)是不同區(qū)間的獨(dú)立操作。本區(qū)別是“中華新能源”的性能優(yōu)勢(shì)核心要素之一。

其二、“中華新能源”的“單容量”指“調(diào)峰目標(biāo)容量”等于“儲(chǔ)能裝置容量”；“二次電池”的“雙容量”指“調(diào)峰目標(biāo)容量”等于“二倍儲(chǔ)能裝置容量”。比如，“調(diào)峰目標(biāo)容量”是 1兆瓦，“儲(chǔ)能裝置容量”等于2兆瓦。造成如此分野的原因正是以上“雙體系”與“單體系”之別。即，“雙體系”結(jié)構(gòu)配“單容量?jī)?chǔ)電裝置”就滿足儲(chǔ)電調(diào)峰目標(biāo)；“單體系”結(jié)構(gòu)一般要配“雙容量?jī)?chǔ)電裝置”才能滿足儲(chǔ)電調(diào)峰目標(biāo)。本區(qū)別是“中華新能源”的成本優(yōu)勢(shì)之一。

其三、“中華新能源”的“燃料閉循環(huán)自動(dòng)化控制”指作為“儲(chǔ)能”介質(zhì)的“燃料”被自動(dòng)化循環(huán)利用，“燃料”始終處在“被氧化又被還原又被氧化”的電化學(xué)閉循環(huán)反應(yīng)狀態(tài)，“鋅”永遠(yuǎn)存在?！岸坞姵亍钡摹俺潆姺情]循環(huán)自動(dòng)化控制”指作為“儲(chǔ)能”介質(zhì)的“活性物質(zhì)”被充電次數(shù)所約束，“活性物質(zhì)”始終處在“逐步衰減”的電化學(xué)閉循環(huán)反應(yīng)狀態(tài)。這是“中華新能源”的成本優(yōu)勢(shì)之二。

與“液流—釩—燃料電池”儲(chǔ)能技術(shù)的特征比較。

“液流—鋅—燃料電池”：“儲(chǔ)能發(fā)電—雙體系—單容量—單電堆單循環(huán)—燃料閉循環(huán)自動(dòng)化控制”特征。

“液流—釩—燃料電池”：“儲(chǔ)能發(fā)電—雙體系—單容量—雙電堆雙循環(huán)—燃料閉循環(huán)自動(dòng)化控制”特征。

可以看出，兩者之間只有“單電堆單循環(huán)”與“雙電堆雙循環(huán)”的區(qū)別，其他特征是一致的。

“液流—鋅—燃料電池”的“單電堆單循環(huán)”指“發(fā)電”和“還原”由一個(gè)循環(huán)體系實(shí)施；“液流—釩—燃料電池”的“雙電堆雙循環(huán)”指“發(fā)電”和“還原”由兩個(gè)體系實(shí)施。比較而言，從設(shè)備配置、設(shè)備空間、運(yùn)行流程、系統(tǒng)成本等因素來(lái)看，前者具有比較優(yōu)勢(shì)。另外，從燃料成本比較，“鋅”是“釩”的三分之一左右。再有，作為燃料的“鋅粉”與“釩電堆”比較，前者的“比表面積”遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于后者，因此，前者的“能量轉(zhuǎn)化率”是轉(zhuǎn)換率達(dá)83%，后者“能量轉(zhuǎn)化率”是65-75%；另外，前者的“比功率”也高于后者。

關(guān)于商業(yè)模式基本原則：任何優(yōu)秀的技術(shù)項(xiàng)目，要靠制定符合國(guó)情的政策路線、市場(chǎng)路線合力構(gòu)建“可操作商業(yè)模式”去推動(dòng)，否則多好的項(xiàng)目也只有鎖在抽屜里。

其一、政策路線基本原則：

1）我國(guó)電力體制改革“打破壟斷”被列為第一目標(biāo)?！皟?chǔ)能調(diào)峰板塊”屬于技術(shù)密集、投資密集的新增加空間，沒(méi)有歷史沉淀的包袱，“打破壟斷”在這個(gè)范疇實(shí)施應(yīng)該比較簡(jiǎn)單。

2）我國(guó)電力體制改革“形成激勵(lì)清潔電源發(fā)展的新機(jī)制”被列為目標(biāo)之一?！皟?chǔ)能調(diào)峰板塊”具有“自己虧損盈利整體”營(yíng)業(yè)特征，應(yīng)該理解它的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，制定相適應(yīng)的優(yōu)惠政策。

3）我國(guó)電力體制改革“開(kāi)展發(fā)電企業(yè)向大用戶直接供電的試點(diǎn)工作”被列為目標(biāo)之一?！皟?chǔ)能調(diào)峰板塊”屬于“再生能源”范疇。根據(jù)我國(guó)《可再生能源法》確立的“可再生能源發(fā)電全額保障性收購(gòu)制度”，落實(shí)“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊上網(wǎng)電即為賣出”（國(guó)家電網(wǎng)規(guī)定賣出價(jià)）操作模式是完全符合政策的，也能體現(xiàn)“本改革目標(biāo)之一”邁出實(shí)質(zhì)的性一步。

4）業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，“儲(chǔ)能”分三個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)是技術(shù)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)，第二是設(shè)備制造環(huán)節(jié)，第三是終端利用（上網(wǎng)）環(huán)節(jié)。政府應(yīng)該去貼第一和第三個(gè)環(huán)節(jié)，而非中間環(huán)節(jié)。

5）“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”符合“合同能源管理”認(rèn)定，應(yīng)該享受相關(guān)稅負(fù)政策。

其二、市場(chǎng)路線基本原則：

首先，要斟酌如何與國(guó)家電網(wǎng)的谷電資源如何有效整合？其次，要斟酌如何與“九鳥(niǎo)各個(gè)端點(diǎn)”緊密的結(jié)合？再次，如何推廣“燃料電池”技術(shù)路線，避免更多的社會(huì)資源浪費(fèi)；再次，諸如新技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制定、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)與推廣、新生產(chǎn)設(shè)備研制與定型、人力資源的整合培訓(xùn)、成本價(jià)格的優(yōu)化等等很多事宜要做，很長(zhǎng)的路要走。

前面八個(gè)評(píng)論的八個(gè)結(jié)論，是八個(gè)復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的結(jié)果。如果把這八個(gè)結(jié)果進(jìn)一步簡(jiǎn)單化，就演繹出推動(dòng)本事態(tài)發(fā)展的“最簡(jiǎn)單解決方案”——九評(píng)總結(jié)論：我國(guó)電網(wǎng)“峰谷差越來(lái)越大”對(duì)“電能質(zhì)量”負(fù)面影響也越來(lái)越大，并且，相伴引起我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行20天累積浪費(fèi)的“谷電無(wú)效負(fù)荷”電能，相當(dāng)于三峽一年的發(fā)電量。我國(guó)電網(wǎng)峰谷差的病態(tài)程度，已經(jīng)到了需要深度治療的時(shí)候了。加快構(gòu)建我國(guó)“谷電大規(guī)?；瘜W(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”是深度治療的唯一主要手段。

降低“峰谷差”是解決“電能質(zhì)量”、“浪費(fèi)谷電”矛盾的前提因素；而“調(diào)峰”是降低“峰谷差”的唯一手段。因此，“谷電大規(guī)模燃料可循環(huán)化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰”是關(guān)乎我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)的重大的命題。

造成我國(guó)“調(diào)峰板塊欠賬”的主要原因是電力系統(tǒng)“結(jié)構(gòu)先天失衡”。加快增強(qiáng)我國(guó)“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”實(shí)力，是解決矛盾的必然選擇。然而，“儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”所扮演的直接經(jīng)濟(jì)效益為“儲(chǔ)能1貢獻(xiàn)2”、間接經(jīng)濟(jì)功效為“一石九鳥(niǎo)”的角色被很多人所忽略，應(yīng)該從政策層面為其正名并發(fā)揚(yáng)光大。

物理儲(chǔ)能方式的客觀性局限及“二次電池”的“先天不足”秉性，可定性它們只適宜承擔(dān)儲(chǔ)能調(diào)峰的輔助角色?！爸腥A新能源”世界首創(chuàng)，主要技術(shù)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，適合扮演我國(guó)“谷電儲(chǔ)能大規(guī)模調(diào)峰板塊”的主要角色。

構(gòu)建我國(guó)“谷電大規(guī)模化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰板塊”可操作的商業(yè)模式＝到位的優(yōu)惠鼓勵(lì)政策＋上網(wǎng)即賣電＋推廣“中華新能源”技術(shù)路線。

縱觀世界“儲(chǔ)能技術(shù)大賽”現(xiàn)狀，如果按照本商業(yè)模式啟動(dòng)并健康發(fā)展，中國(guó)有實(shí)力成為優(yōu)勝者！

[1]余貽鑫，欒文鵬.智能電網(wǎng)[J].電網(wǎng)與清潔能源，2009,25（1）：7-11.YU Yi-xin,LUAN Wen-peng.Smart grid[J].Power Grid and Clean Energy,2009,25(1):7-11.

[2]李繼敏.固體電解質(zhì)燃料電池的進(jìn)展 [J].化學(xué)工程師,1997,5(1):5-8.LI Ji-min.The progress of solid electrolyte fuel cells[J].Chemical Engineer,1997,5(1):5-8.

[3]張力凡.燃料電池發(fā)電廠火用經(jīng)濟(jì)最佳效率、功率和運(yùn)行溫度[J].電站系統(tǒng)工程,1997,3(2):7-10.ZHANG Li-fan.Fuel cells power plant with economic best efficiency,fire power and temperature operation[J].Power Station System Engineering,1997,3(2):7-10.

[4]馬其燕，秦立軍.智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)[J].現(xiàn)代電力，2010,27（2）：39-44.MA Qi-yan,QIN Li-jun.Key technology of intelligent distribution network[J].Modern Power,2010,27(2):39-44.