降低大規(guī)模可再生能源與分布式能源接入對(duì)電網(wǎng)的沖擊，倒逼儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)尤其是未來(lái)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(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用成功，即國(guó)家電網(wǎng)公司河北張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范項(xiàng)目投運(yùn)100天之后，4月13日，中國(guó)電力科學(xué)研究院電工與新材料研究所總工惠東接受采訪時(shí)表示。

國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能技術(shù)研究起步晚

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

據(jù)了解，以美國(guó)為代表的西方國(guó)家近年來(lái)已開(kāi)始對(duì)鋰離子電池加大研發(fā)投入。美國(guó)PJM電力公司在2008年率先開(kāi)展了兆瓦級(jí)鋰離子電池儲(chǔ)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(chǔ)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(jìn)行功率調(diào)節(jié)。但是，受地理環(huán)境、建設(shè)周期較長(zhǎng)的約束，以及沒(méi)有適當(dāng)?shù)膬r(jià)格政策，我國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)比例小于歐日等國(guó)。為適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展，降低可再生能源接入對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的“兼容性”，維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(chǔ)能技術(shù)包括各類(lèi)蓄電池，如鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池，以及超級(jí)電容器等。

“利用儲(chǔ)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(guó)目前儲(chǔ)能技術(shù)人才極為缺乏，影響儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展。”惠東表示。“因此，發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)更為重要的是培養(yǎng)和引進(jìn)專(zhuān)業(yè)人才。”

鋰離子電池

有望成為化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用先鋒

“鋰離子電池有望成為化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用的先鋒。”惠東預(yù)測(cè)。“五年內(nèi)，鋰離子電池有望在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”

目前超級(jí)電容器儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、各種先進(jìn)電池如液流電池、鋰離子電池、鉛酸電池等由于容量問(wèn)題直接應(yīng)用于大電力系統(tǒng)還有難度。但隨著各國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)，使鋰離子電池發(fā)展迅速，其技術(shù)性價(jià)比優(yōu)于其他化學(xué)電池。

惠東認(rèn)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(xué)電池所無(wú)法比擬的。其次，鋰離子電池壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，較適用于電力儲(chǔ)能。最后，鋰離子電池在國(guó)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。在我國(guó)，比亞迪公司于2009年率先建成我國(guó)第一座兆瓦級(jí)磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站，用于平抑峰值負(fù)荷以及光伏電站的穩(wěn)定輸出。中國(guó)電力科學(xué)研究院于2010年起在張北國(guó)家風(fēng)電研究檢測(cè)中心電池儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了1兆瓦鋰離子電池系統(tǒng)與風(fēng)電機(jī)組的聯(lián)合運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。

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(shì)。而且，鋰離子電池集成技術(shù)門(mén)檻較低，有助于其推廣。

復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)被業(yè)界看好

“目前，沒(méi)有任何一種儲(chǔ)能技術(shù)能全面滿足智能電網(wǎng)接納分布式能源需要，因此，發(fā)展各種儲(chǔ)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(diǎn)得到了程時(shí)杰的贊同。“由于不同儲(chǔ)能技術(shù)具有不同優(yōu)勢(shì)和適用性，電力系統(tǒng)的實(shí)際工作情況使得單一儲(chǔ)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(duì)各種儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行復(fù)合利用。”

所謂復(fù)合儲(chǔ)能技術(shù)是將兩種或兩種以上具有性能互補(bǔ)的儲(chǔ)能元件協(xié)調(diào)的統(tǒng)一在一個(gè)控制系統(tǒng)之下，如超級(jí)電容器和蓄電池復(fù)合儲(chǔ)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(jì)性。

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