鋰電池在電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域的試應(yīng)用（一）

    鋰電世界  電網(wǎng)儲(chǔ)能是鋰離子電池具備廣闊發(fā)展前景的一個(gè)新市場(chǎng)，被稱為鋰離子電池應(yīng)用的“新藍(lán)海”，一些領(lǐng)先的鋰離子電池企業(yè)已經(jīng)把目光瞄準(zhǔn)了這個(gè)市場(chǎng)。由于鋰離子電池在價(jià)格上較其他儲(chǔ)能手段明顯要高，且在大規(guī)模系統(tǒng)集成技術(shù)等方面還不是很成熟，因此目前還只是在試應(yīng)用中，通過不斷地試驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。真鋰研究認(rèn)為，5年之內(nèi)企業(yè)應(yīng)該能夠解決價(jià)格和技術(shù)方面的問題，實(shí)現(xiàn)鋰離子電池在電網(wǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

    本文主要摘錄之前歷期《鋰電信息動(dòng)態(tài)與分析》（產(chǎn)業(yè)研究月度報(bào)告）中相關(guān)的一些試應(yīng)用案例的描述和分析、主要國(guó)家和地區(qū)的相關(guān)動(dòng)作。因時(shí)間關(guān)系，真鋰研究在這里就不系統(tǒng)串聯(lián)起來研究分析了，因此，本文的整體性會(huì)有所欠缺，請(qǐng)讀者見諒。對(duì)于整個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)的系統(tǒng)性、綜合性整理和研究分析，真鋰研究已經(jīng)開始，相關(guān)情況見本次論壇贈(zèng)閱的2013年10月《鋰電信息動(dòng)態(tài)與分析》（產(chǎn)業(yè)研究月度報(bào)告）后附的內(nèi)容。

    一、主要國(guó)家都在大力發(fā)展智能電網(wǎng)及其儲(chǔ)能技術(shù)

    （一）美國(guó)

    美國(guó)在傾盡全力發(fā)展電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。奧巴馬政府制定了三大相關(guān)目標(biāo)：2015年前全美電動(dòng)車保有量超百萬；2035年前清潔能源發(fā)電量翻一番；2035年前用電能效提高20%。電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)這兩大產(chǎn)業(yè)體系的交集就是先進(jìn)電池，因此，美國(guó)政府對(duì)先進(jìn)電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度重視。美國(guó)能源部正在開展一項(xiàng)先進(jìn)電池研究計(jì)劃（ARPA-E），目的是全方位地提高美國(guó)的先進(jìn)電池技術(shù)水平。先進(jìn)電池包括全電子電池、鎂電池、鋰電池（鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池）等等，但就目前階段來說，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的先進(jìn)電池基本上就是指鋰離子電池。

    在美國(guó)政府的推動(dòng)下，現(xiàn)在美國(guó)有一大批關(guān)于建設(shè)電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能體系的建議和想法，這顯示出了美國(guó)企業(yè)界正在對(duì)這個(gè)巨大的發(fā)展機(jī)遇做出反應(yīng)，幾乎所有的美國(guó)電池企業(yè)對(duì)此都很關(guān)注，而相關(guān)的成本目標(biāo)也在此基礎(chǔ)上逐漸形成。環(huán)球時(shí)報(bào)2011年03月09日?qǐng)?bào)道，美國(guó)能源部長(zhǎng)朱棣文的顧問馬特·羅杰斯表示：今天（美國(guó)能源）存儲(chǔ)的解決方案會(huì)花費(fèi)1,000美元/kW，我們正努力試圖將其成本降低到100美元/kW～200美元/kW之間。

    （二）歐盟

    在智能電網(wǎng)領(lǐng)域，歐盟近兩年的一個(gè)大動(dòng)作就是發(fā)布智能電網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃。中國(guó)駐歐盟使團(tuán)科技處的信息顯示，2011年04月12日，歐盟能源委員奧廷格在“2011年歐洲可持續(xù)能源周”開幕式上正式發(fā)布題為《智能電網(wǎng)：從創(chuàng)新到應(yīng)用》（Smart Grids: from innovation to deployment）的歐盟智能電網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃。該計(jì)劃將致力于實(shí)現(xiàn)歐盟成員國(guó)電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的對(duì)接和市場(chǎng)整合，有效連接電力供應(yīng)商和終端消費(fèi)者，推動(dòng)歐盟建成緊密相連、充分運(yùn)作的統(tǒng)一能源市場(chǎng)，從而減少能源損耗，確保歐盟的能源安全。

    該計(jì)劃的要點(diǎn)包括：①加快制定歐盟統(tǒng)一的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；②制定法律框架保護(hù)智能電網(wǎng)終端用戶的秘密；③推動(dòng)成員國(guó)加快智能電網(wǎng)建設(shè)；④提高智能電網(wǎng)相關(guān)服務(wù)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力；⑤加強(qiáng)對(duì)智能電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新的投入。據(jù)歐盟測(cè)算，智能電網(wǎng)能夠減少歐盟9%的CO2排放和10%的家庭年度能源消費(fèi)量，相當(dāng)于每個(gè)家庭平均每年可節(jié)約60歐元。同時(shí)，智能電網(wǎng)有助于確保電力系統(tǒng)的可靠性，是一體化能源市場(chǎng)和并入更多可再生能源的關(guān)鍵技術(shù)。

    可以肯定，歐盟推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，必須要大規(guī)模應(yīng)用先進(jìn)儲(chǔ)能電池，因此，這也會(huì)極大地推動(dòng)二次鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)程。而且，目前能將電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)有效結(jié)合起來的先進(jìn)電池，也似乎只有二次鋰電池。但與東亞三國(guó)中日韓不同的是，歐洲致力于開發(fā)鋰硫電池等下一代二次鋰電池技術(shù)，因?yàn)樗鼈冊(cè)阡囯x子電池領(lǐng)域已經(jīng)無法和中日韓競(jìng)爭(zhēng)。

    （三）日本

    有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，美國(guó)、歐盟和日本研究智能電網(wǎng)的投資到2030年累計(jì)將達(dá)12,510億美元，其中用于蓄電池的開發(fā)費(fèi)用約占60%。日本國(guó)內(nèi)在這方面的投資到2020年累計(jì)將達(dá)5萬億日元。蓄電池之于智能電網(wǎng)的重要性可見一斑。對(duì)于儲(chǔ)能蓄電池的選擇，雖然還有一些看上去也比較有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但鋰離子電池正在受到越來越多的關(guān)注。

    日本的智能電網(wǎng)建設(shè)非常重視綠色能源（如光電、風(fēng)電等）的接入，在2011年日本大地震引發(fā)的核泄漏事故之后，退出核電、將大規(guī)模可再生能源并入電網(wǎng)，成了日本政府和企業(yè)重點(diǎn)思考的一個(gè)課題。

    日本企業(yè)主流的觀點(diǎn)是：在汽車動(dòng)力電池大量使用的情況下，動(dòng)力鋰離子電池藉由規(guī)模經(jīng)濟(jì)拉低成本，才有可能進(jìn)入到儲(chǔ)能的應(yīng)用市場(chǎng)。企業(yè)如果只考慮儲(chǔ)能市場(chǎng)而不考慮電動(dòng)汽車市場(chǎng)，如何在做到足夠大的量產(chǎn)的同時(shí)保持優(yōu)良的性價(jià)比以保持競(jìng)爭(zhēng)力？因此，我們可以看到，日本不少鋰離子電池企業(yè)雖然看上去似乎只關(guān)注汽車動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展，但其實(shí)他們一直都在積極探索達(dá)到車載使用壽命之后的電動(dòng)汽車電池再次用于儲(chǔ)能市場(chǎng)的可能性與可行性。

    需要提及的是，目前，美國(guó)政府正在積極培育新興產(chǎn)業(yè)，大力支持智能電網(wǎng)開發(fā)，美國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所正在努力把相關(guān)技術(shù)變成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。日本想搭便車，把自己拿手的儲(chǔ)能電池及其控制系統(tǒng)、送電和配電裝置等技術(shù)變成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，于是積極與美國(guó)合作進(jìn)行智能電網(wǎng)試驗(yàn)。現(xiàn)階段相關(guān)智能電網(wǎng)建設(shè)的日美合作主要有：①兩國(guó)在沖繩縣和美國(guó)夏威夷州合作試驗(yàn)智能電網(wǎng)；②日本NEDO和30家大型日企計(jì)劃與美國(guó)墨西哥州合作，2011年秋天開始在美國(guó)尖端科技研究所集中的洛斯阿拉莫斯和該州最大城市阿爾巴卡奇，進(jìn)行以面向家庭為主的智能電網(wǎng)實(shí)證試驗(yàn)。

    （四）中國(guó)

    2011年07月13日科技部正式出臺(tái)了《國(guó)家“十二·五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》（簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》），《規(guī)劃》提出要發(fā)展與電動(dòng)汽車關(guān)系密切的智能電網(wǎng)，特別是大規(guī)模間歇式電源并網(wǎng)與儲(chǔ)能、高密度多點(diǎn)分布式電流并網(wǎng)、電動(dòng)汽車充電設(shè)施與電網(wǎng)互動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)行技術(shù)、分布式供能、大電網(wǎng)智能分析與安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、輸變電設(shè)備智能化等核心技術(shù)。

    科技部為此特別強(qiáng)調(diào)說，中國(guó)發(fā)展新能源汽車的目的是為了減少對(duì)石油燃料的依賴，但是不能因?yàn)殡妱?dòng)汽車的增加而加大對(duì)煤炭發(fā)電的依賴，電動(dòng)汽車最理想的模式是利用儲(chǔ)存太陽能來保證充電，而太陽能利用適合于分散的方式，國(guó)內(nèi)外對(duì)這一模式已經(jīng)有了大量的實(shí)驗(yàn)探索，如果能與電動(dòng)汽車發(fā)展結(jié)合起來，意義更大。為此，在《規(guī)劃》具體部署的基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)研究領(lǐng)域中，新能源和可再生能源規(guī)模化利用的基礎(chǔ)研究、智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)研究等被列為重中之重。

    要提中國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)，就不得不提國(guó)家電網(wǎng)。2010年04月19日，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)外發(fā)布《國(guó)家電網(wǎng)公司綠色發(fā)展白皮書》，里面的數(shù)據(jù)顯示：國(guó)家電網(wǎng)要在2020年基本建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，全力提升消納清潔能源能力，助力電力系統(tǒng)提升能源利用效率，積極推動(dòng)電力裝備業(yè)和全社會(huì)節(jié)能，加快電動(dòng)汽車發(fā)展，2020年將比2005年減排CO216.5億噸，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)2020年單位GDP碳排放強(qiáng)度下降40～45%目標(biāo)的貢獻(xiàn)度超過20%。

    真鋰研究認(rèn)為，國(guó)家電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，大規(guī)模的儲(chǔ)能電池在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的應(yīng)用是必不可少的。因此，將汽車用動(dòng)力鋰離子電池與智能電網(wǎng)結(jié)合起來，也就順理成章。由此也就可以理解，為什么國(guó)家電網(wǎng)在不遺余力地推動(dòng)電動(dòng)汽車換電模式。

    就目前的情況，國(guó)家電網(wǎng)心里當(dāng)然清楚還沒有哪家企業(yè)的動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)品能夠滿足其提出的15年使用壽命的要求，但是，要想在未來大規(guī)模應(yīng)用，現(xiàn)在就必須開始試用，這是一種期望值和技術(shù)成熟度的妥協(xié)。從自身來講，試用可以給國(guó)家電網(wǎng)提供非常寶貴的試運(yùn)行數(shù)據(jù)，讓國(guó)家電網(wǎng)的心里越來越有數(shù)。

    需要提及的是，目前，美國(guó)政府正在積極培育新興產(chǎn)業(yè)，大力支持智能電網(wǎng)開發(fā)，美國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所正在努力把相關(guān)技術(shù)變成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。日本想搭便車，把自己拿手的儲(chǔ)能電池及其控制系統(tǒng)、送電和配電裝置等技術(shù)變成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，于是積極與美國(guó)合作進(jìn)行智能電網(wǎng)試驗(yàn)。現(xiàn)階段相關(guān)智能電網(wǎng)建設(shè)的日美合作主要有：①兩國(guó)在沖繩縣和美國(guó)夏威夷州合作試驗(yàn)智能電網(wǎng)；②日本NEDO和30家大型日企計(jì)劃與美國(guó)墨西哥州合作，2011年秋天開始在美國(guó)尖端科技研究所集中的洛斯阿拉莫斯和該州最大城市阿爾巴卡奇，進(jìn)行以面向家庭為主的智能電網(wǎng)實(shí)證試驗(yàn)。

    （四）中國(guó)

    2011年07月13日科技部正式出臺(tái)了《國(guó)家“十二·五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》（簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》），《規(guī)劃》提出要發(fā)展與電動(dòng)汽車關(guān)系密切的智能電網(wǎng)，特別是大規(guī)模間歇式電源并網(wǎng)與儲(chǔ)能、高密度多點(diǎn)分布式電流并網(wǎng)、電動(dòng)汽車充電設(shè)施與電網(wǎng)互動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)行技術(shù)、分布式供能、大電網(wǎng)智能分析與安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、輸變電設(shè)備智能化等核心技術(shù)。

    科技部為此特別強(qiáng)調(diào)說，中國(guó)發(fā)展新能源汽車的目的是為了減少對(duì)石油燃料的依賴，但是不能因?yàn)殡妱?dòng)汽車的增加而加大對(duì)煤炭發(fā)電的依賴，電動(dòng)汽車最理想的模式是利用儲(chǔ)存太陽能來保證充電，而太陽能利用適合于分散的方式，國(guó)內(nèi)外對(duì)這一模式已經(jīng)有了大量的實(shí)驗(yàn)探索，如果能與電動(dòng)汽車發(fā)展結(jié)合起來，意義更大。為此，在《規(guī)劃》具體部署的基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)研究領(lǐng)域中，新能源和可再生能源規(guī)模化利用的基礎(chǔ)研究、智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)研究等被列為重中之重。

    要提中國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)，就不得不提國(guó)家電網(wǎng)。2010年04月19日，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)外發(fā)布《國(guó)家電網(wǎng)公司綠色發(fā)展白皮書》，里面的數(shù)據(jù)顯示：國(guó)家電網(wǎng)要在2020年基本建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，全力提升消納清潔能源能力，助力電力系統(tǒng)提升能源利用效率，積極推動(dòng)電力裝備業(yè)和全社會(huì)節(jié)能，加快電動(dòng)汽車發(fā)展，2020年將比2005年減排CO216.5億噸，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)2020年單位GDP碳排放強(qiáng)度下降40～45%目標(biāo)的貢獻(xiàn)度超過20%。

    真鋰研究認(rèn)為，國(guó)家電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，大規(guī)模的儲(chǔ)能電池在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的應(yīng)用是必不可少的。因此，將汽車用動(dòng)力鋰離子電池與智能電網(wǎng)結(jié)合起來，也就順理成章。由此也就可以理解，為什么國(guó)家電網(wǎng)在不遺余力地推動(dòng)電動(dòng)汽車換電模式。

    就目前的情況，國(guó)家電網(wǎng)心里當(dāng)然清楚還沒有哪家企業(yè)的動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)品能夠滿足其提出的15年使用壽命的要求，但是，要想在未來大規(guī)模應(yīng)用，現(xiàn)在就必須開始試用，這是一種期望值和技術(shù)成熟度的妥協(xié)。從自身來講，試用可以給國(guó)家電網(wǎng)提供非常寶貴的試運(yùn)行數(shù)據(jù)，讓國(guó)家電網(wǎng)的心里越來越有數(shù)。