智能電網儲能應用升級，釩電池初露鋒芒
智能電網儲能應用升級 釩電池初露鋒芒
前不久美國能源部為了支持風電儲能產業的發展，提供420萬美元資金，與合作伙伴一起建立一個3.3千瓦時的概念性超導磁項目，以期實現兆瓦級的 應用。而這只是儲能技術興起的一個片段。隨著智能電網建設的推進，儲能技術的應用將得以快速發展，相關產品的市場規模將快速擴大。目前在智能電網中的示范 性項目中，多項儲能技術已經得到應用，包括鋰離子蓄電池、液流電池、鈉-硫蓄電池等，我國在這一新興領域也開始發力“搶跑”。
電網儲能應用要求不一
儲能在智能電網中的應用需求不一。中華全國工商聯新能源商會儲能專業委員會理事長、北京普能世紀科技有限公司董事長俞振華對《中國電子報》記者 表示，發、輸、配、用4個環節都能用到儲能技術，對儲能要求也求同存異。在用電端，用戶有互動性需求，對電能質量有更高要求。一般要求達到千瓦級別，而千 瓦級別的儲能市場很“擁擠”，各種儲能技術大都能滿足需求。在配電端，可進行輸配電網增強/電力線增容，需要達到兆瓦級別，相對而言對儲能的需求較少。在 發電端，儲能的應用關注點在于電網負荷調節，以平滑可再生能源的間歇性，減少旋轉備用。分布式電網系統一般采用小型的儲能系統，更大規模的儲能則需要液流 電池、智能電池、抽水蓄能等儲能系統。此外，儲能還可用于削峰填谷，在用電需求谷底時充電，在用電高峰時放電。
每一種儲能方法都有其自身的性能范圍和成本，以滿足不同的需求。各種不同技術的性能范圍相互部分重疊，而業界最關注的是每一種技術在其最佳值相 對應的性能范圍。國家973液流儲能電池重大基礎研究項目首席科學家、大連融科儲能技術發展有限公司副總經理張華民形象地比喻，飛輪、超級電容器等適合 1KW-10KW領域的“短跑”，抽水蓄能、壓縮空氣等則擅長10MW-100MW區間的“馬拉松”，鉛酸電池、液流電池等適合10KW-10MW區間的 “中長跑”。“儲能應用的機會多、技術多，不存在絕對的優劣勢，多種技術將并存發展。”俞振華指出，“雖然現在需求很明確，但支撐技術還要一段時間才能滿 足需求。”
目前儲能市場還處于起步階段，技術上也處在示范工程階段，真正產業化還面臨諸多挑戰。中華全國工商聯新能源商會儲能專業委員會秘書長林朔指出， 儲能產業面臨三大挑戰：一是經濟性挑戰，包括關鍵材料供應的成本制約、制造工藝復雜以及低轉化效率等；二是應用挑戰，因儲能在電力領域應用時間短，產品需 要大規模的應用才能成熟，產業化道路會比較漫長；三是政策法規挑戰，表現在受益方難以界定、經濟價值不易衡量等，這也加大了政策出臺的難度。
此外，在智能電網中應用除了儲能本身技術要大步發展外，其他“并行”的技術也不容“省心”。“在與智能電網‘配套’時還需要逆變技術、自動控制技術等，這都需要企業加以關注和解決。”集盛星泰(北京)科技有限公司首席執行官陳勝軍表示。
仍需政策支持
從國外發展的經驗來看，政策對儲能應用的推動作用明顯。美國FERC提出儲能目標，鼓勵企業實現，形成統一標準。美國能源局將提供相關資金，建 立示范項目，并對企業實行稅收減免等政策。日本則推出了月光計劃和示范工程，而我國在這方面尚無明確的產業政策和支持方案，業界也迫切呼吁“春風化雨”般 的政策出臺。“在目前的技術情況下，儲能市場要放量增長才能帶動成本的下降，這還需要政策的支持。”俞振華表示。
而業界的共識是，在儲能產業的定位上，應該上升到產業層面甚至是國家戰略性層面，明確其對節能、新能源發展、增強電網能力、增強國家競爭力的戰 略意義。“儲能產業正處在技術突破向產業化轉變的關鍵階段，經濟性改善明顯。如果政策滯后，產業化發展之路就會更困難一些。”國務院發展研究中心研究員張 永偉表示。
張永偉還介紹，政策上還要在以下方面有所考量：一是支持多種示范項目。鼓勵多元技術示范和驗證，加快部署國家級綜合性示范項目，這是越快越好。 同時還應鼓勵地方和企業層面的示范項目。二是建立和完善相關電價機制，峰谷電價機制要做到穩定化、擴大化和經濟化，儲能電價也要考慮，并且可投資補貼。三 是規劃先行。規劃落后和滯后是我國能源領域的老問題，在規劃中要考慮儲能在發、輸、用電的地位和應用。四是實行強制性約束機制。包括對新能源強制性儲能配 比要求、對電網公司強制性配比要求、對儲能產品的強制性認證制度，并加快制定行業標準，堅持“先標準、后制造”的發展機制。
釩電池產業化進程提速
在儲能技術路線上，多元技術競爭式發展可提供多元的應用市場，但相對成熟的技術可先行應用。而其中釩電池是最接近產業化的一種方向，它具有諸多優點，應用前景廣闊，在北美、歐洲和日本等已開始商業化應用，而我國在這一領域也初露鋒芒。
張華民表示，液流儲能技術是最適合于風能發電調幅調頻并網的儲能技術，但也各有千秋。他介紹說，鉛酸電池的不足在于能量效率低、不可深度放電， 難以滿足功率和蓄電容量須同時兼顧的大規模儲能要求。鈉硫電池易引起爆炸，危險性大，制造成本高。而全釩液流儲能電池優勢突出，能量轉化效率高，電池均一 性好，壽命長，充電狀態(SOC)可即使監測，材料可循環使用。僅從其風電市場的應用來看，2020年我國風機裝機容量將達1.5億千瓦，按 10%～20%的配套儲能計算，市場規模將達數千億元。
大連融科在這方面也持續發力，目前已實現了液流儲能電池材料的完全國產化，提高了競爭力。張華民介紹，一是掌握了液流儲儲能電池電解質溶液、電 極雙極板、密封材料的批量化生產技術，突破了離子交換膜材料合成方法和制備工藝，實現了液流儲能電池材料的完全國產化；二是掌握了大功率電池模塊和電池系 統的設計、集成及控制技術。比如在離子交換膜方面，經過融科的刻苦攻關，掌握了新型膜材料的合成技術，如果實現規模化生產，其價位將從700美元/m 2降到200美元/m 2。電解質溶液和雙極板等也已自主開發。張華民表示，儲能的競爭最終是成本、性價比的競爭。目前釩電池的成本為每千瓦1.3萬元，融科的目標是在未來將其 降到5000元，電解質溶液每千瓦時達到2000元，這將進一步普及其應用。
點評：技術突破與商業模式并重
智能電網中應用的儲能不僅是發揮“錦上添花”的作用，它是實現風能、太陽能等可再生能源普及及應用的核心技術，也是提高電網的調峰能力和對可再 生能源并網的兼容能力、構建我國堅強智能電網的關鍵技術。我國智能電網的逐步推進將帶動儲能技術升級，推動儲能需求的快速增長。而當前我國儲能產業化面臨 的挑戰中，儲能技術的價格政策和投資回報機制缺失、政府對大容量儲能技術的研發支持少、相關示范項目還較少等還需要政府相關部門出臺相應的政策逐步解決， 而在儲能技術本身和商業模式上加以突破則是參與企業的“必答題”。
智能電網對儲能系統的基本要求在于儲能容量大、功率響應速度快、儲能效率高、使用壽命長、運行費用低等。經過多年的發展，有些儲能技術已經距離 解決可再生能源發電和互動問題、實現大規模商業化應用越來越近，但要儲能應用“全面開花”，還需要下大力氣實現與儲能系統要求的“對接”。雖然各種儲能技 術都有其優劣勢，“花落誰家”一時還難見分曉，但儲能的競爭終歸是性價比的競爭，企業應加大研發支持力度，在提高轉化效率、簡化制造工藝、配套材料替代等 環節加強攻關。同時，儲能是系統工程，除了產品本身技術要“達標”外，還需要配置技術、控制策略再到工程應用等全方位“匹配”，這是對企業實力的全面考 驗。
同時，技術并不能自我“推銷”，如果沒有好的商業模式，多好的技術也只能“束之高閣”，尤其是儲能在智能電網中的應用時間還較短的情形下，要積 極探索應用和運營的多種商業模式，走基于本土技術突破再推進商業示范和產業化的發展模式。通過實踐破解受益方難以界定、如何界定、如何利益共享等難題，將 使儲能在智能電網中的應用“無往而不利”。
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