智能電網(wǎng) 發(fā)展需多種儲(chǔ)能技術(shù)

眼下我國電網(wǎng)的運(yùn)營面臨著諸多挑戰(zhàn)，包括用電負(fù)荷持續(xù)增加、間歇式能源接入占比擴(kuò)大、調(diào)峰手段有限等。儲(chǔ)能技術(shù)在推動(dòng)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(shè)與運(yùn)營上有著非常重要的作用。因此可以說，儲(chǔ)能是構(gòu)建智能電網(wǎng)及實(shí)現(xiàn)低碳能源發(fā)展和利用不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

世界儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展各不相同

儲(chǔ)能技術(shù)一般包括物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能。其中，物理儲(chǔ)能包括抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能等?；瘜W(xué)儲(chǔ)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(chǔ)能，如超導(dǎo)儲(chǔ)能等。

抽水蓄能技術(shù)相對(duì)成熟，功率和儲(chǔ)能容量規(guī)?？梢宰龅煤艽?，對(duì)于控制電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性、調(diào)峰、調(diào)頻以及接納可再生風(fēng)電都可以發(fā)揮巨大作用，在中國，抽水蓄能還有相當(dāng)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(jié)果，至少有1億千瓦以上的建設(shè)空間。但蓄水儲(chǔ)能也存在一定缺點(diǎn)，比如受地勢(shì)的影響較大，另外響應(yīng)速度還比較慢，還不能做到暫態(tài)響應(yīng)。此外，歐洲出于對(duì)環(huán)境保護(hù)的考慮，已經(jīng)不再實(shí)施抽水蓄能項(xiàng)目。

壓縮空氣方面，全世界已經(jīng)有3個(gè)較大的壓縮空氣儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)在安全可靠性方面還需進(jìn)行驗(yàn)證。

在大規(guī)模熔鹽技術(shù)方面，中國、日本、韓國還沒有進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研發(fā)。而在美國和歐洲主要應(yīng)用場合是太陽能熱發(fā)電，熔鹽技術(shù)減少了中間環(huán)節(jié)，能提高太陽能利用率，其輸出可以實(shí)現(xiàn)可控制、可跳讀，不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成沖擊，但該技術(shù)還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

美國已經(jīng)走在了電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)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(lǐng)先地位。日本、韓國在一些高端電池技術(shù)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(chǔ)能技術(shù)方面處于國際領(lǐng)先水平。

智能電網(wǎng)發(fā)展需要多種儲(chǔ)能技術(shù)

電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用情況可以分為兩類：大規(guī)模集中式儲(chǔ)能系統(tǒng)和大規(guī)模分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)。集中式儲(chǔ)能系統(tǒng)以能量轉(zhuǎn)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(chǔ)能。分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)以平抑電源功率隨機(jī)波動(dòng)、維持局部電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(chǔ)能技術(shù)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(chǔ)能技術(shù)，是適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)的需要。

在我國，由于電動(dòng)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(jìn)與提升，預(yù)計(jì)5年內(nèi)，國內(nèi)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化大發(fā)展的可能性較大。

這個(gè)結(jié)論來源于以下幾個(gè)基礎(chǔ)，一是鋰離子電池在能效轉(zhuǎn)換效率上是最高的，它具有其他化學(xué)電池所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。其次，鋰離子電池壽命長的特點(diǎn)，較適用于電力儲(chǔ)能。此外，鋰離子電池在國內(nèi)外都有很好的產(chǎn)業(yè)鏈，全世界對(duì)鋰離子電池技術(shù)研發(fā)的投入和技術(shù)儲(chǔ)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(shì)。鋰離子電池集成技術(shù)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(yùn)的張北國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程為例，目前，位于張北的國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程已連續(xù)安全運(yùn)行100多天，累計(jì)發(fā)電超億千瓦時(shí)。這是目前世界上規(guī)模最大的集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)發(fā)展方向提供了一定的參考與借鑒。

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

專家預(yù)測，液流電池、鈉硫電池需要8年或者更長的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展，因?yàn)楝F(xiàn)在這兩類電池的研發(fā)起點(diǎn)還較低，參與研發(fā)設(shè)計(jì)的人員也很少，市場層面投入力量的廠家也少，未來實(shí)現(xiàn)大幅度跨越可能性較小，但值得期待的是，這兩種儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)保持現(xiàn)有性能的基礎(chǔ)上大幅度降低價(jià)格。

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

（作者系行業(yè)資深人士）