專家呼吁盡快研制大容量電池儲能系統

    鋰電世界  “正是由于我們目前還缺乏先進的大容量電池儲能技術，大量的風電設施在完成裝機后無法發電上網。據統計，中國風力發電場的平均棄風水平是歐洲平均水平的3倍。”上海市工商聯副主席段祺華日前表示。

    數據顯示，“十二五”規劃中將新能源列為戰略新興產業，其中的風能發電規模將在目前3000萬千瓦、居世界第二的風電裝機容量基礎上，至2015年和2020年，分別達到9000萬千瓦和1.5億千瓦的風電裝機容量，成為世界第一風電大國。為保證全部可再生能源發出的電力可以被收購上網，國家《可再生能源法》以法律的形式規定了“全額保障性收購制度”，而且國家對可再生能源的上網價格按照其投資成本進行補貼。

    值得關注的是，統計顯示，我國目前完成的風電裝機總量只有不到20%的比例實現發電并網。許多風力發電場經常發生“棄風”、“停機”現象，產生了大量的投資浪費。許多業內人士認為，缺乏大容量電池儲能系統是風能并網的瓶頸所在，我國應該加快相關技術的研發，以便更好地服務于我國的可再生能源發展。

    大容量電池儲能系統匱乏

    據了解，風能較難實現并網的原因在于它是一種“劣質”電能。所謂“劣質”，是指風能固有的隨機性、間歇性特征決定了其屬于能量密度低、穩定差、調節能力差的電能，發電量受天氣及地域的影響較大，若直接將其全部電力并網，會對電網安全、穩定、經濟運行以及電網的供電質量造成不利影響。為了解決這一瓶頸問題，國內現在采用的方案主要有兩個，一是通過風火電混送并網;二是使用抽水蓄能，將不穩定的風電轉化為水能，再用水能發電。但這兩種方案在實際運作中均有弊端或障礙。段祺華表示，正是基于上述原因，最近幾年日本、美國、歐洲及中東地區國家正在大力推廣和應用先進的大容量電池儲能技術，并將該技術配套于風能等可再生能源的并網，例如墨西哥和美國南加州正在建設中的總規模為1600萬千瓦的風電場已經開始配套100萬千瓦鈉硫電池儲能系統。大容量電池儲能系統沒有污染、零碳排放，使用它與風電等可再生能源發電裝置聯合運行，對其進行穩定干預，可使隨即變化輸出的風電轉化為穩定輸出的電能，從而實現風能的大規模并網發電。“因此，為風電等可再生能源配裝合適的大容量電池儲能系統是解決我國目前風能發電無法并網的瓶頸問題的最有效途徑。”段祺華認為。

    國內儲能技術尚不成熟

    正是因為大容量電池儲能系統對我國風能等可再生能源實現并網有著十分重要的作用，目前我國也正在積極研發各種先進的電池儲能技術(如鈉硫電池、液流電池、鋰電池等)。據了解，大容量儲能電池一般都是指兆瓦級，目前有兩種技術路線，上述把電池并聯做成較大容量，以鋰離子電池技術為主;另一種是專門開發大容量電池，國際上主流的技術是鈉硫電池，目前在國外已經有上百座鈉硫電池儲能電站在運行，是各種先進二次電池中最為成熟和最具潛力的一種。

    據了解，鈉硫電池是美國福特公司于1967年首先發明公布的，具有許多特色之處：一個是比能量(即電池單位質量或單位體積所具有的有效電能量)高。其理論比能量為760Wh/Kg，實際已大于100Wh/Kg，是鉛酸電池的3～4倍。如日本東京電力公司和NGK公司合作開發鈉硫電池作為儲能電池，其應用目標瞄準電站負荷調平(即起削峰平谷作用，將夜晚多余的電存儲在電池里，到白天用電高峰時再從電池中釋放出來)、UPS應急電源及瞬間補償電源等，并于2002年開始進入商品化實施階段。

    近年來，中科院上海硅酸鹽所和上海電力公司合作，自主研發儲能用鈉硫電池，并已經實現并網運行，在上海世博會期間對外進行了展示和示范。中科院上海硅酸鹽研究所鈉硫電池項目負責人、中科院上海硅酸鹽所研究員溫兆銀表示，中國鈉硫電池技術已經初步解決了安全、壽命、溫度、廢電池處置、成本等問題，如果國家支持力度足夠，我國的商用鈉硫電池有望在3～5年內趕上日本現在的水平，在未來打破日本NGK公司一統國際市場的局面。

    對此，段祺華認為，該技術離商業化生產和應用還需要好幾年時間，對解決大規模風電并網的問題仍是“遠水救不了近渴”。

    兩條腿走路滿足發展需求

    對于我國風能發電市場需求的迫切性和發展不協調的現狀，如果從國外直接進口鈉硫儲能設備，雖可馬上滿足風電并網的需求，但由于全球的鈉硫電池年產量不足200兆瓦，而且供不應求，訂單已經排至2016年，面對龐大的中國風電基地，單靠進口鈉硫電池遠遠不能滿足儲能需求。因此，段祺華建議國家有關部門應該考慮盡快引進先進的鈉硫電池技術，在國內建設大規模的生產基地，以滿足國內飛速發展的風能等可再生能源發電并網的迫切需求。

    溫兆銀認為，必須有國家層面的推動才能實現從實驗室到產業化的突破。他說：“現在很多技術要真正進入市場還很難，要向產業化推進必須有更大的支持力度。”據悉，NGK從2002年開始商業推廣，到2008年實現贏利，用了6年時間。根據溫兆銀理想的設計，我國現在必須加速起步，花上3～5年時間達到日本現在的規模。“這個產業涉及很多方面，一旦推動起來將很快形成巨大的產業鏈。”

    中科院上海硅酸鹽所研究人員劉宇認為，NGK之所以能實現商業推廣，一個重要因素是日本機電配套企業的能力很強，實現了生產的自動化、連續化。“它的自動化程度甚至比生產鋰離子電池還高。”劉宇說，“我們下一步要實現規模化生產面臨的主要問題，就是中國企業的工業生產能力。”