智能電網(wǎng) 發(fā)展需多種儲能技術

眼下我國電網(wǎng)的運營面臨著諸多挑戰(zhàn)，包括用電負荷持續(xù)增加、間歇式能源接入占比擴大、調峰手段有限等。儲能技術在推動低碳能源發(fā)展、確保區(qū)域能源安全、可再生能源規(guī)模化利用，尤其是智能電網(wǎng)建設與運營上有著非常重要的作用。因此可以說，儲能是構建智能電網(wǎng)及實現(xiàn)低碳能源發(fā)展和利用不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。

世界儲能技術發(fā)展各不相同

儲能技術一般包括物理儲能和化學儲能。其中，物理儲能包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、相變儲能等?；瘜W儲能包括鉛酸電池、鋰系電池、液流電池、鈉硫電池等。此外，還有電磁儲能，如超導儲能等。

抽水蓄能技術相對成熟，功率和儲能容量規(guī)模可以做得很大，對于控制電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性、調峰、調頻以及接納可再生風電都可以發(fā)揮巨大作用，在中國，抽水蓄能還有相當大的發(fā)展前景，尤其是我國的南方省份，根據(jù)已有的資源考察結果，至少有1億千瓦以上的建設空間。但蓄水儲能也存在一定缺點，比如受地勢的影響較大，另外響應速度還比較慢，還不能做到暫態(tài)響應。此外，歐洲出于對環(huán)境保護的考慮，已經(jīng)不再實施抽水蓄能項目。

壓縮空氣方面，全世界已經(jīng)有3個較大的壓縮空氣儲能示范工程，主要存在于美國和歐洲一些國家。但壓縮空氣儲能技術在安全可靠性方面還需進行驗證。

在大規(guī)模熔鹽技術方面，中國、日本、韓國還沒有進行相關技術研發(fā)。而在美國和歐洲主要應用場合是太陽能熱發(fā)電，熔鹽技術減少了中間環(huán)節(jié)，能提高太陽能利用率，其輸出可以實現(xiàn)可控制、可跳讀，不會對電力系統(tǒng)造成沖擊，但該技術還沒有實現(xiàn)大規(guī)模應用。

美國已經(jīng)走在了電化學儲能技術的前列，有很多原始性的專利掌握，美國在鋰離子電池制造及系統(tǒng)集成方面處于領先地位。日本、韓國在一些高端電池技術方面也有了很多的突破，尤其是日本，已經(jīng)在鈉硫電池、液流電池和鉛酸電池儲能技術方面處于國際領先水平。

智能電網(wǎng)發(fā)展需要多種儲能技術

電力系統(tǒng)中的儲能系統(tǒng)根據(jù)應用情況可以分為兩類：大規(guī)模集中式儲能系統(tǒng)和大規(guī)模分布式儲能系統(tǒng)。集中式儲能系統(tǒng)以能量轉換和電力系統(tǒng)削峰填谷功能為主，比如抽水蓄能、壓縮空氣儲能。分布式儲能系統(tǒng)以平抑電源功率隨機波動、維持局部電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行為主，經(jīng)常與可再生能源配合使用。

現(xiàn)在來看，沒有任何一種儲能技術能全面滿足智能電網(wǎng)接納分布式能源的需要，因此，發(fā)展多種儲能技術，是適應智能電網(wǎng)建設的需要。

在我國，由于電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)也得到了很大的促進與提升，預計5年內，國內鋰離子電池產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化大發(fā)展的可能性較大。

這個結論來源于以下幾個基礎，一是鋰離子電池在能效轉換效率上是最高的，它具有其他化學電池所無法比擬的優(yōu)勢。其次，鋰離子電池壽命長的特點，較適用于電力儲能。此外，鋰離子電池在國內外都有很好的產(chǎn)業(yè)鏈，全世界對鋰離子電池技術研發(fā)的投入和技術儲備都非常豐厚。而且，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。鋰離子電池集成技術門檻也較低，更為其大規(guī)模推廣提供了保障。

以我國剛剛投運的張北國家風光儲輸示范工程為例，目前，位于張北的國家風光儲輸示范工程已連續(xù)安全運行100多天，累計發(fā)電超億千瓦時。這是目前世界上規(guī)模最大的集風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電于一體的新能源綜合利用示范工程。而張北示范工程的成功，也為儲能技術發(fā)展方向提供了一定的參考與借鑒。

張北儲能電站是以“化學儲能以鋰電池為主、鈉硫電池和液流電池為輔”為原則，同時綜合考慮系統(tǒng)集成技術，如接線方式和方案，對電池應用的特征，包括電池裝置控制，以及監(jiān)控技術和監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，它的順利運行標志著我國新能源綜合利用技術取得重大突破。

專家預測，液流電池、鈉硫電池需要8年或者更長的時間來實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展，因為現(xiàn)在這兩類電池的研發(fā)起點還較低，參與研發(fā)設計的人員也很少，市場層面投入力量的廠家也少，未來實現(xiàn)大幅度跨越可能性較小，但值得期待的是，這兩種儲能技術的發(fā)展，將會在一定時間內保持現(xiàn)有性能的基礎上大幅度降低價格。

但是，不管目前世界各國在發(fā)展哪一種電池，儲能系統(tǒng)和電池發(fā)展的未來趨勢都是大容量、高可靠性、高安全性、長壽命、低成本這幾個特性，這是未來儲能電池發(fā)展的方向，這也是業(yè)界公認的。

（作者系行業(yè)資深人士）