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儲能技術落后將制約風電大規模應用

2009-11-27 08:41:19 《科學時報》

風電低于傳統能源的價格拐點將很快出現,但儲能技術的落后卻成為制約風電大規模應用的瓶頸。

2008年10月,在經濟危機的沖擊下,世界知名的儲能公司加拿大VRB電力系統公司因資金鏈斷裂進入破產清算程序,在業內引起不小的震動。作為能源存儲技術的龍頭企業之一,破產時,VRB仍然握有幾億美元的銷售意向。

最終贏得VRB收購的是總部位于北京的普能公司。在此之前,該公司幾乎鮮有人知。在此之后,普能公司擁有了VRB公司20年研發積累的所有專利、商標、技術秘密、設備等,VRB的核心技術團隊也加入了合并后的公司。

分析人士指出,如果VRB公司能再堅持幾個月,就將迎來儲能技術的春天。因為短短幾個月之后,由于新能源和智能電網的發展,儲能技術受到前所未有的關注,世界各國紛紛制定產業支持政策。普能(北京)能源科技公司董事長俞振華就將2009年稱為“儲能技術行業起飛的一年”。

2008年波及全球的金融危機之后,人們忽然認識到:很多傳統行業已趨于飽和,未來全球新的經濟增長點就是能源行業。“能源熱”席卷全球。

保守估計,風電成本低于傳統能源的價格拐點將出現在2015年。但是,困擾能源業發展的核心問題——新能源并網問題,在2015年之前尚無望解決。究其原因,新能源、智能電網、電動汽車,這未來三大新興產業的發展瓶頸都指向了同一項技術——儲能技術。

2009年11月,中國儲能電池產學研技術創新聯盟在天津籌備成立。該聯盟的發起人之一、國家“973”項目“大規模高效液流儲能電池技術的基礎研究”首席科學家,中科院大連化學物理所研究員張華民在接受《科學時報》記者采訪時指出,我國在儲能電池的研究方面基本與國際同步,但可商業應用的產品還有待開發。他表示,目前,可再生能源和智能電網的發展都已受到國家重視,但是儲能技術的發展遠遠跟不上新能源技術的發展需要。

儲能電池技術有待成熟

“必須解決儲能的問題,否則可再生能源的普及應用都將受到限制。”張華民開門見山地向記者介紹道。

據相關預測,2050年之后,中國1/3的能源將來自于風能、太陽能等可再生能源。可再生能源都具有不穩定性、不連續性的特點,容易對電網造成沖擊,影響安全、穩定供電。

智能電網是未來電網的發展方向。不同于傳統的大型集中統一的電網模式,智能電網中的發電端除了有大的發電廠,還要引入大量可再生能源發電,在電網末端還將存在大量分散的家庭用冷熱電聯產裝置和電動汽車加電站等。智能電網的核心技術之一就是儲能技術,通過遍布電網的儲能節點,智能電網可以對能源進行更有效地調度,使得整個電網的能源效率提高。

“目前儲能技術的開發遠遠落后于風能和太陽能的發展,世界各國都急于發展儲能技術。”張華民說。

據記者了解,目前用于規模儲能的技術主要有抽水儲能、壓縮空氣儲能、液流電池、鈉硫電池以及鉛酸電池等。

抽水儲能技術比較成熟,其優點是規模大、壽命長、運行費用低,但需要特殊的地理條件和場地。

相對而言,儲能電池的使用更為方便,被認為是未來儲能技術發展的主要方向之一。目前國際上比較有代表性的兩種成熟技術是鈉硫電池和液流電池。

鈉硫電池技術具有效率高、能量密度高的優點,但由于技術門檻較高,日本NGK公司是世界上唯一一家提供商業化鈉硫電池產品的供應商,已有200多兆瓦的商用銷售。

液流電池具有循環壽命長、能量轉化效率高、安全環保等突出優點,已成為規模儲能領域的重要技術。日本的住友電工和加拿大VRB公司主要從事液流儲能電池的開發。日本為31兆瓦風電場并網調幅建立了4兆瓦/6兆瓦時的液流儲能電池電站;VRB公司在美國猶他州建立了用于變電所備用的250千瓦/2兆瓦時全釩液流電池儲能系統。不過,同鈉硫電池相比,液流電池還沒有進入大規模商用階段。

張華民表示,高效率、低成本、長壽命、無污染是儲能技術發展的主要趨勢。現有的儲能技術各有利弊,還需要一段時間的研發來提高技術成熟度和市場競爭力。

從實驗室走向市場

今年10月,中國科學院上海硅酸鹽研究所和上海市電力公司經過多年合作,成功研制出具有自主知識產權的容量為650安培小時的鈉硫儲能單體電池,使我國成為繼日本之后世界上第二個掌握大容量鈉硫單體電池核心技術的國家,并已建成2兆瓦大容量鈉硫單體電池中試生產示范線。

張華民指出,我國開展儲能電池的研究較早,研究水平同國外基本保持同步,在液流電池領域甚至處在世界先進水平。

不過,他同時指出,技術成熟度低、示范應用經驗少是國內儲能技術普遍存在的問題。

專家指出,在儲能領域,世界各國都處于產業應用的初級階段,我國與國際先進水平差別不大,加大儲能技術的研發力度有助于我國在未來的國際競爭中占有有利地位。這也是我國成立中國儲能電池產學研技術創新聯盟的初衷。

俞振華在接受《科學時報》記者采訪時表示:“我國在研發和生產上都有很強基礎。短板在于研發和商用產品之間的鴻溝。”

“并購加拿大VRB公司使得中國公司獲得了北美23年、2億美金研發累積的成熟技術;獲得了高可靠性高科技產品先進研發管理機制和經驗,并第一次使得中國公司在全球儲能商用技術領域走在全球最前沿。”俞振華這樣描述普能公司的發展。

據記者了解,目前我國儲能技術公司較少,大多是近兩年注冊的新公司,而能交付產品的公司更是少之又少。

為了推進液流電池的產業化進程,中國科學院大連化學物理研究所和企業合作,成立了大連融科儲能技術發展公司。目前,中科院大連化物所開發的100kW/200kWh全釩液流儲能電池系統是目前國內自主技術開發的最大一套液流儲能電池系統。張華民表示,他們目前的工作目標是“加快工程化開發進程,加大應用示范力度,盡早實現產業化”。

逾越鴻溝

據悉,儲能電池遲遲沒有進入大規模商用主要有兩大原因,一是可靠性、耐久性有待考查,二是成本較高。

俞振華提醒道:“中國的高科技企業不缺乏前沿技術,欠缺的是如何開發可用于商用的產品。”

他表示,從研發角度來說,材料性能是最高的追求,但對客戶而言,要求的是可靠性。

他建議在中國儲能電池產學研技術創新聯盟成立之后建立起一個材料評價體系,根據產品是否可以穩定、可靠運行倒推出材料的結構、規格要求。在這個體系下進行材料研發,就能評價每種新材料在壽命、可靠性上是否有前途,從而大大加快我國儲能產品開發的速度和可靠性。

張華民也認為,目前我國開發儲能電池的關鍵是降低高性能材料成本。他指出:“目前對材料的重視不夠,基礎比較薄弱,材料的進步跟不上系統的發展,造成成本居高不下,以至于無法推動產業化。”

據記者了解,中國儲能電池產學研技術創新聯盟成立后,將首先推進我國儲能電池的研發和應用示范,其次將促進儲能技術產業鏈的形成。

張華民表示,儲能電池是一個產業鏈很長的產業。儲能產業的發展,首先需要國家在關鍵材料、低成本、高性能的雙極板材料及離子交換膜材料工程化技術上進行研究開發及儲能電池系統的應用示范。他說,聯盟成立后首先會在關鍵材料和關鍵部件的開發上有所布局,篩選出一批關鍵材料、核心部件的制造企業,最終跟風能、太陽能產業對接,推進整個產業化的進程。

期待未來

目前,世界各國都處于儲能產業應用的初級階段。

今年8月5日美國政府撥款24億美元支持美國政府電動汽車的發展,其中就有一部分經費用于車用動力儲能電池的開發。10月27日,美國政府撥款34億美元的國家智能電網建設,其中也有一部分經費是用于儲能技術。近期,美國能源部又撥款2億美元,支持規模化儲能技術的研究開發。在奧巴馬新頒布的新能源政策中要求所有新能源項目必須配備儲能技術方案。

與此同時,歐盟、韓國、日本等國家也都設立專項經費支持儲能技術的研究與開發。

我國也已將儲能產業第一次寫入了新能源產業規劃當中。相關部門正在發起示范工程。而國內的一些電網公司早在幾年之前就看到了儲能需求,開展了早期調研工作。

“不過,必須認識到儲能技術的發展是一項長期工作。”張華民提醒道。例如,鈉硫儲能電池從研究開發到商業化示范,用了近40年時間,目前國際上只有日本NGK公司掌握了其生產技術。

“因此,實現儲能實用化、產業化的任務很重但又很迫切,這需要國家政策的積極引導和國內各研究院所和企業的協力攻關。”張華民再次呼吁。

俞振華對儲能市場的前景表示樂觀,其理由來自于巨大的市場需求。以日本NGK公司為例,僅2009年上半年就有超過600MW的定單,目前的訂單就已經預約滿了其后幾年的產能。

“中國新能源受益于產業政策的支持發展很快,我相信儲能行業在政策支持下也會很快具有全球競爭力。”俞振華說。

 




責任編輯: 中國能源網

標簽:儲能技術 風電