储能：无法替代的新能源 将成构建智能电网不可或缺的关键技术之一(2)

发表时间：2024-05-31 03:11:47 来源：云开官方登录网站

  储能技术在电动汽车中的作用。电动汽车以电能为动力，可以在一定程度上完成运行时零排放、低噪音，是解决能源和环境问题的重要手段。坚强智能电网的建设将大大促进电动汽车的发展，包括建成完善的电动汽车配套充放电基础设施网络，形成科学合理的电动汽车充放电站布局，充放电站基础设施满足电动汽车行业发展和消费的人的需要，电动汽车与电网的高效互动得到全面应用。与传统燃油汽车相比，电动汽车还存在充电时间长、续驶里程短、使用成本高等一系列问题。其中储能技术是阻碍电动汽车产业高质量发展的主要瓶颈，储能技术的发展必将带动电动汽车产业的更大发展。

  储能的基础原理是，储能技术通过功率变换装置，及时进行有功/无功功率吞吐，能保持系统内部瞬时功率的平衡，避免负荷与发电之间大的功率不平衡，维持系统电压、频率和功角的稳定，提高供电可靠性；能改善电能质量，使用户得到满足的多种电力需求，减少因电网可靠性或电能质量带来的损失；可通过峰谷电价有效平衡负荷峰谷，减少旋转备用，实现用能的经济性，提高综合效益；此外，储能还能帮助系统在灾变事故后重新再启动与迅速恢复，提高系统的自愈能力。

  就目前的储能技术发展水平看，单一的储能技术很难同时满足单位体积内的包含的能量、功率密度、储能效率、常规使用的寿命、环境特性及成本等性能指标，如果将两种或以上性能互补性强的储能技术相结合，组成复合储能，则能取得良好的技术经济性能，基于这种认为，有专家提出将飞轮储能与抽水蓄能电站结合起来，或许能解决未来的储能难题。

  尽管已然浮现了各种各样的储能模式，如果不考虑其经济性的话，飞轮储能和抽水蓄能似乎已经普遍被业界所接受。在各种储能技术中，飞轮储能是单位体积内的包含的能量、功率密度、常规使用的寿命等技术性能结合得非常好的一种储能技术，在很多应用中都具有优势。

  飞轮储能是指利用电动机带动飞轮非常快速地旋转，将电能转化成动能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。飞轮储能的研究主要着力于研发提高单位体积内的包含的能量的复合材料技术和超导磁悬浮技术。其中超导磁悬浮是降低损耗的主要方法，而复合材料可提升储能密度，降低系统体积和重量。截止2012年我国还没有100千瓦、1万转以上的飞轮储能电机。

  飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术，它与超导储能技术、燃料电池技术等一样，都是近年来出现的有很大发展前途的储能技术。虽然目前化学电池储能技术已发展得非常成熟，但是，化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作时候的温度要求高等问题。这样就使新兴的储能技术慢慢的受到人们的重视。尤其是飞轮储能技术，慢慢的开始愈来愈普遍地应用于国内外的许多行业中。

  抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。

  抽水蓄能电站是目前最成熟的，应用最广泛的大规模储能技术，具有容量大，寿命长(经济寿命约50年)，可为电网提供调峰、填谷、调频、事故备用等服务，其良好的调节性能和快速负荷变化响应能力，对于有实际效果的减少新能源发电输入电网时引起的不稳定具有重大意义。

  但是，抽水蓄能电站其自身的劣势也暴露无疑，其选址需要有水平距离小、上下水库高度差大的地形条件，岩石强度高、防渗性能好地质条件，以及充足的水源保证发电用水的需求。其他的还有上、下水库的库区淹没问题，水质的变化以及库区土壤盐碱化等一系列环保问题是需要考虑。

  另外还有电池储能，储能蓄电池主要是指使用于太阳能发电设备和风力发电设备和可再次生产的能源储蓄能源用的蓄电池。储能不仅能保证在最上游的发电环节接入的新能源电力是持续而且稳定的；在能源的使用端，白天和黑夜的巨大需求差异也需要储能削峰填谷；而新增加的电动车，有专家这样认为，如果中国现有车辆全部转换为电动车，将等于重建一个国家电网系统，简直是灾难性的投入。最理想的状态下，电动车应不仅能作为能量的吸取方，也可将电力输送回电网以调节峰谷，这可大幅度减少电网为了平衡负荷增加过多的建设。在终极能源版图里，储能将成为一种分布式、智能可控能源格局里基石。而现在，储能只不过占装机总量的不到2%。这显然意味着在上述3个方面，储能蕴藏这巨大的商业机会

  储能项目经济性难题的根源在于缺乏储能电池关键性材料的研发技术，因此导致储能电池的成本居高不下。以国内主流储能电池如锂电池和全钒液流电池来说，核心材料都依赖大量进口，价格高昂。锂电池隔膜进口依赖度达到80%以上，电解质的核心材料六氟磷酸锂的进口依赖程度更是高达80%～90%；全钒液流电池的核心部件全氟离子交换膜则全部靠进口，此膜材料一度占钒电池成本比重的50%。

  显然，实现储能材料加工利用的技术突破、降低储能电池的成本，是储能实现产业化的关键。对此，笔者有两点建议：一是相关研究机构和企业要重视储能材料关键性技术的研发，加强储能技术基础性研究，掌握核心技术；二是国家要加大储能技术知识产权的保护力度，出台相应的优惠政策，更重要的是制定明确的中长期产业高质量发展规划。

  作为智能电网、电动汽车和可再次生产的能源发展的关键环节，储能产业的发展引起投资者的高度关注。目前，我国储能技术“门派众多”，正处于产业化的初始阶段。

  然而我国储能处于初级发展阶段，无法大规模的投入应用，一是各种储能技术繁多，多数人不知道怎么来使用和选择；二是有关技术及性能不成熟；三是价格偏高。与国际上较为先进的国家相比，我国储能市场没有建立起相关产业链，仍处于“一窝蜂”上马的状态。从国家政策层面而言，在储能方面的投入有所不足。

  从短期发展来看，储能材料本身还没有完美的答案。从电网的调度和储能来说，存在产能和储能地区问题。因此，需要在储能发展路线、材料、技术方面有所突破，需要在效率、成本和安全问题上有所突破。

  其一是经济性难题。储能本身是一个产业，但目前的成本居高不下也是影响储能大规模发展的一个重要的因素。当前阶段大多处于示范工程的储能工程是由社会性代替经济性，必然会出现推广难的问题，其关键材料、制造工艺和能量转化效率也是各种技术面临的共同挑战。

  其二是应用性难题。由于储能在电力系统的应用时间短，尤其目前尚未在电网系统大规模应用，其抽水蓄能电站也仅是试验示范工程。电力行业对产品可靠性要求高，传统上至少需要5年以上的实地可靠性测试和试用才能通过电力用户的最低标准，导致产品规模生产前定型周期长；储能产品的方案设计成熟度、可靠性与一定的规模化直接相关。基于上述这种实际，要想在短期内大规模推广储能不太现实，但目前紧锣密鼓发展的智能电网急需解决储能这个关键难题，因此应用性是首当其冲的考验。

  其三是政策性难题，储能由于发电、输电、配电和售电等电力系统环节整体受益，但目前尚未出现主导环节，势必导致利益分配不公。由于储能的经济价值难以计算，如果由政府主导，其实施企业则会出现积极性不高等很多问题。因此，如何明智的选择适用的储能技术、如何在电力系统中进行规模应用、如何建立行业机制，这也是国家相关主管部门和企业一同协商制定储能产业政策需要仔细考虑的核心问题。

  中国科学院大连化学物理研究所研究员张华民也指出，随着可再次生产的能源的普及应用、电动汽车产业的发展及智能电网的建设，各种储能技术都面临巨大挑战和前所未有的发展机遇。

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