建設(shè)智能電網(wǎng)需要發(fā)展儲能技術(shù)

降低大規(guī)模可再生能源與分布式能源接入對電網(wǎng)的沖擊，倒逼儲能技術(shù)在電網(wǎng)尤其是未來智能電網(wǎng)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用。適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)需求，發(fā)展儲能技術(shù)顯得尤為迫切。

在采用以鋰離子電池為主、液流電池為輔的大規(guī)模分布式儲能技術(shù)應(yīng)用成功，即國家電網(wǎng)公司河北張北風光儲輸示范項目投運100天之后，4月13日，中國電力科學研究院電工與新材料研究所總工惠東接受采訪時表示。

國內(nèi)儲能技術(shù)研究起步晚

“在儲能技術(shù)領(lǐng)域，國外特別是美國和日本研究起步早，成果多并有豐富的工程實際經(jīng)驗。由于國內(nèi)研究起步晚，相關(guān)技術(shù)與國外還有差距，特別是在飛輪儲能等先進儲能系統(tǒng)方面經(jīng)驗還較欠缺。此外，在電力電子接口、儲能系統(tǒng)高效轉(zhuǎn)換等技術(shù)方面，國外也處于領(lǐng)先狀態(tài)。”中國科學院院士、華中科技大學教授程時杰告訴我們。

據(jù)了解，以美國為代表的西方國家近年來已開始對鋰離子電池加大研發(fā)投入。美國PJM電力公司在2008年率先開展了兆瓦級鋰離子電池儲能系統(tǒng)的應(yīng)用示范，用于電力系統(tǒng)的頻率和電壓控制。

目前大規(guī)模儲能技術(shù)中只有抽水蓄能技術(shù)比較成熟，主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻以及應(yīng)急保障，以及輔助核電站進行功率調(diào)節(jié)。但是，受地理環(huán)境、建設(shè)周期較長的約束，以及沒有適當?shù)膬r格政策，我國抽水蓄能電站裝機比例小于歐日等國。為適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展，降低可再生能源接入對電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的“兼容性”，維護電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，除發(fā)展抽水蓄能外，應(yīng)大力發(fā)展布置靈活的電池儲能技術(shù)包括各類蓄電池，如鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池，以及超級電容器等。

“利用儲能技術(shù)提高可再生能源接入能力是一種重要的技術(shù)方向，但我國目前儲能技術(shù)人才極為缺乏，影響儲能技術(shù)的快速發(fā)展。”惠東表示。“因此，發(fā)展儲能技術(shù)更為重要的是培養(yǎng)和引進專業(yè)人才。”

鋰離子電池

有望成為化學儲能應(yīng)用先鋒

“鋰離子電池有望成為化學儲能應(yīng)用的先鋒。”惠東預測。“五年內(nèi)，鋰離子電池有望在國內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”

目前超級電容器儲能、飛輪儲能、超導儲能、各種先進電池如液流電池、鋰離子電池、鉛酸電池等由于容量問題直接應(yīng)用于大電力系統(tǒng)還有難度。但隨著各國對電動汽車技術(shù)高度重視，綜合性能較好的鋰離子電池被大量應(yīng)用于電動汽車，使鋰離子電池發(fā)展迅速，其技術(shù)性價比優(yōu)于其他化學電池。

惠東認為，首先，鋰離子電池在能效轉(zhuǎn)換上是最高的，這是其他化學電池所無法比擬的。其次，鋰離子電池壽命長的特點，較適用于電力儲能。最后，鋰離子電池在國內(nèi)外都有很好的產(chǎn)業(yè)鏈。全世界對鋰離子電池技術(shù)研發(fā)的投入和技術(shù)儲備都非常豐厚。在我國，比亞迪公司于2009年率先建成我國第一座兆瓦級磷酸鐵鋰電池儲能電站，用于平抑峰值負荷以及光伏電站的穩(wěn)定輸出。中國電力科學研究院于2010年起在張北國家風電研究檢測中心電池儲能實驗室開展了1兆瓦鋰離子電池系統(tǒng)與風電機組的聯(lián)合運行實驗。

此外，由于鋰離子電池的原材料資源豐富，且材料即不耗能又不用借助稀有金屬，這在成本方面存在較大優(yōu)勢。而且，鋰離子電池集成技術(shù)門檻較低，有助于其推廣。

復合儲能技術(shù)被業(yè)界看好

“目前，沒有任何一種儲能技術(shù)能全面滿足智能電網(wǎng)接納分布式能源需要，因此，發(fā)展各種儲能技術(shù)，是適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)的需要。”惠東表示。

這一觀點得到了程時杰的贊同。“由于不同儲能技術(shù)具有不同優(yōu)勢和適用性，電力系統(tǒng)的實際工作情況使得單一儲能技術(shù)難以滿足所有要求，因此，建設(shè)和發(fā)展智能電網(wǎng)，必須要對各種儲能技術(shù)進行復合利用。”

所謂復合儲能技術(shù)是將兩種或兩種以上具有性能互補的儲能元件協(xié)調(diào)的統(tǒng)一在一個控制系統(tǒng)之下，如超級電容器和蓄電池復合儲能系統(tǒng)，不僅具有高能量密度，高功率密度，也兼具了經(jīng)濟性。

“在復合儲能系統(tǒng)研究中，要根據(jù)使用場合確定復合儲能系統(tǒng)組成形式，不同儲能本體間容量分配方法以及分配原則，確定不同儲能本體間協(xié)調(diào)控制策略，以達到優(yōu)勢最大化。”程時杰提醒業(yè)界。