發(fā)展儲(chǔ)能電池技術(shù)的四點(diǎn)建議

隨著可再生能源裝機(jī)的不斷躍升，其波動(dòng)性和間歇性也給電網(wǎng)帶來一定沖擊，在這種情況下，儲(chǔ)能的作用正在凸顯，也在引發(fā)行業(yè)越來越多的關(guān)注。為更好地理解儲(chǔ)能、發(fā)展儲(chǔ)能電池技術(shù)，建議：

首先要厘清基本概念，儲(chǔ)能電池技術(shù)包括儲(chǔ)能電池本體技術(shù)和儲(chǔ)能電池應(yīng)用技術(shù)，兩者都很重要。

廣義上來說，儲(chǔ)能是采用某種裝置或方法儲(chǔ)存能量，并實(shí)現(xiàn)能量在空間維度移動(dòng)后釋放或者是在時(shí)間維度滯留后釋放。據(jù)此，可進(jìn)一步細(xì)分為兩類：移動(dòng)儲(chǔ)能，即移動(dòng)設(shè)備供能、電動(dòng)車動(dòng)力電池等;靜態(tài)儲(chǔ)能，如UPS電源、通信基站電源、工業(yè)蓄熱系統(tǒng)和抽水蓄能電站等。此外，利用植物的自然光合作用或者是新型光化學(xué)轉(zhuǎn)換材料的人工光合作用，將光能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能或化學(xué)能并加以儲(chǔ)存和釋放，也是一類重要的靜態(tài)儲(chǔ)能方式。

根據(jù)所用的能量形式，可將儲(chǔ)能本體技術(shù)大致分為四類;物理儲(chǔ)能(抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能)、電化學(xué)儲(chǔ)能(各類二次電池、電化學(xué)超級電容器)、化學(xué)儲(chǔ)能(人工清潔能源如儲(chǔ)氫、儲(chǔ)碳等化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)能)、儲(chǔ)熱/蓄冷(顯熱儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能、化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱)。儲(chǔ)能電池屬于電化學(xué)儲(chǔ)能的一類，是目前發(fā)展最為迅速的儲(chǔ)能技術(shù)類型。

但是，并非所有的電池都可以稱為儲(chǔ)能電池，系統(tǒng)功率在1KW量級以上的，用于電動(dòng)車、通訊基站的電池，可以稱為儲(chǔ)能電池;系統(tǒng)功率≥1MW，用于儲(chǔ)能電站的電池稱為電力儲(chǔ)能電池。

儲(chǔ)能電池應(yīng)用技術(shù)主要指BMS(電池管理系統(tǒng))、PCS(電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量控制裝置)、EMS(能量管理系統(tǒng))。BMS是電池本體與應(yīng)用端之間的紐帶，主要對象是二次電池，目的是提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電。PCS是與儲(chǔ)能電池組配套，連接于電池組與電網(wǎng)之間，把電網(wǎng)電能存入電池組或?qū)㈦姵亟M能量回饋到電網(wǎng)的系統(tǒng)。EMS是現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)總稱，包括計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)、EMS支撐系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視、自動(dòng)發(fā)電控制與計(jì)劃、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析。

其次，以需求為導(dǎo)向，根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際需求發(fā)展相適應(yīng)的儲(chǔ)能電池技術(shù);低成本、長壽命、高安全、易回收是儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展的總體目標(biāo)。

儲(chǔ)能可在諸多方面發(fā)揮重要作用，比如電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，平滑可再生能源發(fā)電波動(dòng)，改善配電質(zhì)量和可靠性，基站、社區(qū)或家庭備用電源，分布式微電網(wǎng)儲(chǔ)能，電動(dòng)汽車VEG模式的供能系統(tǒng)等。儲(chǔ)能應(yīng)用的場景不同、技術(shù)要求也會(huì)不同，沒有任何一類電池能夠滿足所有場景的要求。因此，要以需求為導(dǎo)向，根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際需求發(fā)展相適應(yīng)的儲(chǔ)能電池技術(shù)。

當(dāng)前儲(chǔ)能技術(shù)成本高，經(jīng)濟(jì)性欠佳是共性問題。儲(chǔ)能技術(shù)成本降低可以分為四個(gè)目標(biāo)階段。當(dāng)前目標(biāo)：開發(fā)非調(diào)峰功能的儲(chǔ)能電池技術(shù)和市場，如電動(dòng)車動(dòng)力電池市場、離網(wǎng)市場和電力調(diào)頻市場;短期(5—10年)目標(biāo)：低于峰谷電價(jià)差的度電成本;中期(10—20年)目標(biāo)：低于火電調(diào)峰(和調(diào)度)的成本;長期(20—30年)目標(biāo)：低于同時(shí)期風(fēng)光發(fā)電的度電成本。

盡管目前利用峰谷電價(jià)差發(fā)展儲(chǔ)能的商業(yè)模式頗受關(guān)注，但這可能是個(gè)偽命題，短期內(nèi)可行，長期看來并不可行。原因在于，隨著儲(chǔ)能技術(shù)成本的下降，電網(wǎng)的峰谷電價(jià)差將越來越低。未來只有當(dāng)儲(chǔ)能成本低于火電調(diào)峰成本后，儲(chǔ)能裝備才可能作為重要補(bǔ)充，納入到電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。

現(xiàn)有類型儲(chǔ)能電池存在潛在危機(jī)。鈉硫電池，陶瓷管的老化破損帶來的安全性問題。鉛酸(鉛炭)電池，鉛精礦15年左右開采完畢;低成本高污染的回收環(huán)節(jié)。全釩液流電池，系統(tǒng)效率低于70%的“天花板”;有毒的硫酸釩溶液;隔膜對于電池倍率和電解液循環(huán)壽命不能兼顧;系統(tǒng)復(fù)雜，運(yùn)行可靠性存在問題。鋰離子電池：現(xiàn)有電池結(jié)構(gòu)回收處理困難，成本高;電池存在安全性隱患，應(yīng)用成本偏高。

綜上來看，低成本、長壽命、高安全、易回收是儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展的總體目標(biāo)。

再次，要高度重視大型電力儲(chǔ)能電池技術(shù)的基礎(chǔ)創(chuàng)新研究和知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，同時(shí)推動(dòng)開展儲(chǔ)能電池技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)商業(yè)共享。

隨著儲(chǔ)能規(guī)模應(yīng)用，大型儲(chǔ)能技術(shù)是未來的發(fā)展趨勢，開發(fā)單體功率≥100KW的超高功率安全儲(chǔ)能電池技術(shù)將是一個(gè)重要的研發(fā)方向。以解決應(yīng)用問題為核心，要用做小電池的思路做小電池、用做大電池的思路做大電池，而不能用小電池的結(jié)構(gòu)思路來制作大型電力儲(chǔ)能電池。

此外，我們目前對于儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用方式和儲(chǔ)能技術(shù)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)可能還是初步的，膚淺的。電力儲(chǔ)能是一個(gè)系統(tǒng)儲(chǔ)/放電的概念，很有可能需要多種技術(shù)經(jīng)濟(jì)模式的組合，而非局限于單一電池循環(huán)充放電行為的理解。

中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)對外依存度高達(dá)60%，在核心技術(shù)方面，中國國外知識(shí)產(chǎn)權(quán)依存度甚至達(dá)到90%以上。儲(chǔ)能技術(shù)在加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)探索研究和原始創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)的過程中，要加強(qiáng)儲(chǔ)能項(xiàng)目立項(xiàng)與結(jié)題的知識(shí)產(chǎn)權(quán)競爭力評估和技術(shù)應(yīng)用前景評估。

對于國外已經(jīng)有成熟或已經(jīng)進(jìn)入示范應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)，我們?nèi)绾瓮黄葡嚓P(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的布局和封鎖?對此，建議成立儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)評估和交易平臺(tái)，引導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈有序發(fā)展;建立健全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)與商業(yè)分享機(jī)制，加強(qiáng)核心技術(shù)點(diǎn)的專利布局，積極引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)資本和風(fēng)險(xiǎn)投資進(jìn)入前沿技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域，提高儲(chǔ)能行業(yè)自主創(chuàng)新能力。

最后，根據(jù)儲(chǔ)能(電池)技術(shù)水平實(shí)事求是地發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，務(wù)必在儲(chǔ)能電池本體技術(shù)安全可靠的前提下，再開展大型兆瓦級以上的示范應(yīng)用。

在電力行業(yè)，安全是首要考慮的目標(biāo)，儲(chǔ)能的應(yīng)用也不例外。儲(chǔ)能電池技術(shù)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性是決定其能否規(guī)模利用的前提。

必須明確儲(chǔ)能電池本體技術(shù)和儲(chǔ)能電池應(yīng)用技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)系。對于絕大多數(shù)儲(chǔ)能電池技術(shù)而言，當(dāng)該技術(shù)開展兆瓦級以上的示范應(yīng)用時(shí)，主要是發(fā)現(xiàn)并解決儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用過程中的技術(shù)問題和經(jīng)濟(jì)性評估，而不是儲(chǔ)能電池本體技術(shù)的問題。換言之，應(yīng)該在儲(chǔ)能本體技術(shù)安全可靠的前提下，再開展兆瓦級以上的示范應(yīng)用。示范應(yīng)用的目的是積累應(yīng)用數(shù)據(jù)，開發(fā)應(yīng)用技術(shù)，解決應(yīng)用問題，評估應(yīng)用經(jīng)濟(jì)。如示范項(xiàng)目進(jìn)展順利，其大規(guī)模推廣也將逐步鋪開，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)才能得以健康發(fā)展。