發(fā)展儲能電池技術(shù)的四點建議

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

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

廣義上來說，儲能是采用某種裝置或方法儲存能量，并實現(xiàn)能量在空間維度移動后釋放或者是在時間維度滯留后釋放。據(jù)此，可進一步細分為兩類：移動儲能，即移動設(shè)備供能、電動車動力電池等;靜態(tài)儲能，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)能或化學能并加以儲存和釋放，也是一類重要的靜態(tài)儲能方式。

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

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

儲能電池應用技術(shù)主要指BMS(電池管理系統(tǒng))、PCS(電池儲能系統(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)度自動化系統(tǒng)總稱，包括計算機、操作系統(tǒng)、EMS支撐系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視、自動發(fā)電控制與計劃、網(wǎng)絡(luò)應用分析。

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

儲能可在諸多方面發(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，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)儲能，電動汽車VEG模式的供能系統(tǒng)等。儲能應用的場景不同、技術(shù)要求也會不同，沒有任何一類電池能夠滿足所有場景的要求。因此，要以需求為導向，根據(jù)不同應用領(lǐng)域的實際需求發(fā)展相適應的儲能電池技術(shù)。

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

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

現(xiàn)有類型儲能電池存在潛在危機。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)復雜，運行可靠性存在問題。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，應用成本偏高。

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

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

隨著儲能規(guī)模應用，大型儲能技術(shù)是未來的發(fā)展趨勢，開發(fā)單體功率≥100KW的超高功率安全儲能電池技術(shù)將是一個重要的研發(fā)方向。以解決應用問題為核心，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能電池。

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

中國知識產(chǎn)權(quán)對外依存度高達60%，在核心技術(shù)方面，中國國外知識產(chǎn)權(quán)依存度甚至達到90%以上。儲能技術(shù)在加強基礎(chǔ)科學探索研究和原始創(chuàng)新技術(shù)開發(fā)的過程中，要加強儲能項目立項與結(jié)題的知識產(chǎn)權(quán)競爭力評估和技術(shù)應用前景評估。

對于國外已經(jīng)有成熟或已經(jīng)進入示范應用的儲能技術(shù)，我們?nèi)绾瓮黄葡嚓P(guān)知識產(chǎn)權(quán)的布局和封鎖?對此，建議成立儲能產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)評估和交易平臺，引導儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈有序發(fā)展;建立健全知識產(chǎn)權(quán)的保護與商業(yè)分享機制，加強核心技術(shù)點的專利布局，積極引導產(chǎn)業(yè)資本和風險投資進入前沿技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域，提高儲能行業(yè)自主創(chuàng)新能力。

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

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

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