雖然鋰電池儲(chǔ)電站的成本比鉛酸電池高出一倍，但這并不是拋棄鋰電池的理由。不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)儲(chǔ)能功率和容量要求不同，各種儲(chǔ)能技術(shù)都有其適宜的應(yīng)用領(lǐng)域。

■本報(bào)記者 貢曉麗

7月18日，我國(guó)首個(gè)10萬(wàn)千瓦級(jí)電池儲(chǔ)能電站在江蘇鎮(zhèn)江正式并網(wǎng)投入運(yùn)營(yíng)，開啟了我國(guó)大型電池儲(chǔ)能電站商業(yè)化運(yùn)行的新階段。

而據(jù)美國(guó)麻省理工學(xué)院《技術(shù)評(píng)論》雜志最新的報(bào)道，盡管鋰離子電池的成本在過(guò)去十年里急劇下降，但仍然太高，不足以覆蓋更長(zhǎng)的使用時(shí)間，使可再生能源成為電網(wǎng)的主要能源。

“雖然鋰電池儲(chǔ)電站的成本比鉛酸電池高出一倍，但這并不是拋棄鋰電池的理由。”中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)王敬忠告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，不同各種應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)儲(chǔ)能功率和儲(chǔ)能容量要求不同，各種儲(chǔ)能技術(shù)都有其適宜的應(yīng)用領(lǐng)域。

全國(guó)電力儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書長(zhǎng)來(lái)小康也認(rèn)為，我國(guó)的新型鋰離子電池已經(jīng)滿足商業(yè)運(yùn)行所要求的耐高溫、不爆炸等安全需求，這都為開啟大規(guī)模電池儲(chǔ)能電站建設(shè)，提供了技術(shù)支撐。而且，預(yù)計(jì)未來(lái)鋰電池成本將降低到每度0.25元。

只是“弱替代品”

可再生能源技術(shù)發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，使太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電在價(jià)格上能夠與化石燃料競(jìng)爭(zhēng)，但卻始終因發(fā)電間歇性而不穩(wěn)定。剝離自美國(guó)麻省理工學(xué)院的新能源存儲(chǔ)公司Form energy首席執(zhí)行官泰德·威利表示:“如果想用可再生能源為世界提供動(dòng)力，我們就需要找到一種方法來(lái)克服這種可變性。”

這就要用到電池儲(chǔ)存多余能量，以彌補(bǔ)供應(yīng)的變化。根據(jù)麻省理工學(xué)院和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員2016年的一項(xiàng)分析，今天的電池存儲(chǔ)技術(shù)在微小型化應(yīng)用上效果最好，可替代規(guī)模較小的“峰值”發(fā)電廠——這些發(fā)電廠常以天然氣為燃料提供非常態(tài)運(yùn)營(yíng)——只在價(jià)格合適和需求高的時(shí)候迅速開火。

但是，除了代替小型“峰值”發(fā)電廠，電池遇到了真正的瓶頸。2016年研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大量電池存儲(chǔ)添加到電網(wǎng)中時(shí)，回報(bào)會(huì)急劇下降。他們的結(jié)論是，將電池存儲(chǔ)與可再生電廠耦合，是大型、靈活的煤炭或天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠的“弱替代品”，鋰離子技術(shù)不僅對(duì)于傳統(tǒng)能源而言過(guò)于昂貴，而且電池壽命有限意味著它不適合在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)填補(bǔ)風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的空白。

對(duì)此，王敬忠并不贊同，“電池儲(chǔ)電站的壽命取決于其循環(huán)次數(shù)，磷酸鐵鋰電池循環(huán)次數(shù)在2000次以上，使用近10年都沒有問(wèn)題。而且，相較于鎳氫電池、鎳鎘電池，鋰電池的自放電量很小，是可以長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存電力的”。

除循環(huán)次數(shù)以外，外部條件會(huì)影響鋰電池的使用壽命。零下20℃的環(huán)境，鋰電池基本不能發(fā)揮作用，濕度高的話對(duì)電池的壽命和安全有影響。

對(duì)此，王敬忠說(shuō)：“只要環(huán)境合適，鋰電池儲(chǔ)電站的使用壽命和安全性是有保障的。”

他補(bǔ)充道，從成本上來(lái)看，鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次性投入確實(shí)比鉛酸電池高出許多，但鋰電池具有能量密度高、體積小、額定電壓高等特點(diǎn)，并且鋰離子電池技術(shù)進(jìn)步快、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好，其正逐步向分散儲(chǔ)能及規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域滲透。

示范項(xiàng)目探索商業(yè)模式

從今年6月以來(lái)，河南、江蘇、福建、廣東、青海、內(nèi)蒙古等多地不斷有電網(wǎng)儲(chǔ)能招標(biāo)、開工、并網(wǎng)等消息傳來(lái)，表明我國(guó)的儲(chǔ)能市場(chǎng)正在不斷擴(kuò)大。6月初，河南電網(wǎng)100MW電池儲(chǔ)能示范工程第一次招標(biāo)，力神電池、南都電源等鋰電池企業(yè)投標(biāo)；7月中旬，力信能源參與承建江蘇鎮(zhèn)江東部?jī)?chǔ)能電站項(xiàng)目中的北山及五峰山儲(chǔ)能電站項(xiàng)目，其中北山儲(chǔ)能電站被國(guó)網(wǎng)江蘇電力列為示范項(xiàng)目。

事實(shí)上，上述項(xiàng)目只是今年“儲(chǔ)能熱”中的一部分。在這些新增項(xiàng)目中，配套儲(chǔ)能系統(tǒng)的均為鋰電池，鋰電池儲(chǔ)電站的眾多示范應(yīng)用，就是在不斷探索儲(chǔ)能在集中式可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用的商業(yè)模式。

目前有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的項(xiàng)目在于小型用戶側(cè)的應(yīng)用。中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟給記者提供的資料顯示，工商業(yè)用戶安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)，在峰谷電價(jià)差較大的地區(qū)，可以為其節(jié)省容量電費(fèi)；在容量電費(fèi)的核定規(guī)則比較靈活的地區(qū)，也可以為用戶節(jié)省容量電費(fèi)。由于江蘇省是峰谷電價(jià)差較大，且可以靈活核定容量電費(fèi)的試點(diǎn)地區(qū)，鋰電儲(chǔ)能用戶側(cè)項(xiàng)目落地較多，在峰谷電價(jià)差不低于0.75元/度電的前提下，這類項(xiàng)目的靜態(tài)投資回收期一般在7~9年。

“相對(duì)于收益來(lái)講，鋰電池儲(chǔ)能電站的成本還是比較高的。”中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)高級(jí)研究經(jīng)理岳芬告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，“江蘇也在評(píng)估是否給予電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目一定的激勵(lì)政策，作為其支撐夏季高峰電力需求的補(bǔ)償，但具體是否會(huì)這樣操作尚未公布”。

多項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)仍在探索

有數(shù)據(jù)表示，到2025年，鋰離子電池仍繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，占全球電力電池儲(chǔ)能部署的80%。

“大規(guī)模部署鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（也有難點(diǎn)），除了成本瓶頸，最重要的是市場(chǎng)機(jī)制和激勵(lì)政策的缺失。沒有電力市場(chǎng)和激勵(lì)政策，儲(chǔ)能不能從多渠道獲得收益，在成本較高的情況下，投資回收期長(zhǎng)。”岳芬表示。

事實(shí)上，儲(chǔ)能的技術(shù)路線并不單一。我國(guó)正在積極發(fā)展多種儲(chǔ)能技術(shù)，2050年我國(guó)總裝機(jī)容量將達(dá)到500億千瓦（KW），按照規(guī)模調(diào)整供需平衡，儲(chǔ)能的容量將達(dá)到4億KW。我國(guó)規(guī)劃到2050年建造1.6億KW抽水儲(chǔ)能裝機(jī)容量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足儲(chǔ)能的需要。“目前，以鋰離子電池和鉛炭電池為主，輔之以壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容、液流電池等技術(shù)路線，不同的儲(chǔ)能技術(shù)路線已經(jīng)基本能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。”岳芬說(shuō)。

“液流和鋰電池，還有其他電池的儲(chǔ)能技術(shù)都處在商業(yè)化探索轉(zhuǎn)化的階段，其實(shí)并不是初級(jí)、實(shí)驗(yàn)室的概念。”北京普能世紀(jì)科技有限公司總裁黃綿延表示，“全釩氧化還原液流電池就具有安全性、長(zhǎng)壽性、可循環(huán)性，以及功率模塊、電容量模塊可獨(dú)立配置等特點(diǎn)。”

中科院大連化物所與大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司聯(lián)合，采用全釩液流電池實(shí)施了多項(xiàng)“光—儲(chǔ)”“風(fēng)—光—儲(chǔ)”應(yīng)用示范工程，推動(dòng)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液流電池技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化初級(jí)階段。

不過(guò)，黃綿延也表示，釩電池的發(fā)展瓶頸在于技術(shù)成本比較高，“這一塊的成本很大程度是釩電解液。我們結(jié)合中國(guó)豐富的釩資源和在釩的生產(chǎn)領(lǐng)域具有絕對(duì)性優(yōu)勢(shì)的企業(yè)一起合作，推出釩電解液的租賃模式和釩電解液的回購(gòu)方式，試圖把整個(gè)系統(tǒng)的使用成本和度電成本降下來(lái)”。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2018-08-16 第7版 產(chǎn)業(yè))