研究利用新能源已成全球共同主題，是不可逆的能源發(fā)展趨勢(shì)。作為新能源發(fā)展和電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是開(kāi)啟新能源時(shí)代的鑰匙，其技術(shù)突破將改變?nèi)蚰茉锤窬帧?/p>
儲(chǔ)能技術(shù)廣義上來(lái)說(shuō)可以分為儲(chǔ)熱與儲(chǔ)電，狹義上則是指通過(guò)一定的物理或化學(xué)手段將電能儲(chǔ)存起來(lái)，并在需要時(shí)釋放電能。隨著人類(lèi)對(duì)能源需求的逐漸增加，傳統(tǒng)能源在儲(chǔ)量、環(huán)境污染、能源效率以及成本等方面的約束日益突顯。尋求能源替代，對(duì)新能源進(jìn)行研究和利用已經(jīng)成為全世界的共同主題，也是未來(lái)不可逆的能源發(fā)展趨勢(shì)。
目前尋找新能源的主要路徑是將風(fēng)能、太陽(yáng)能逐漸納入到電力系統(tǒng)中。與傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電相比，以風(fēng)能太陽(yáng)能為基礎(chǔ)的可再生能源發(fā)電依賴于自然條件，具有波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)，大規(guī)模納入會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)很大的沖擊。
有專家認(rèn)為，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電，如果裝機(jī)比重在系統(tǒng)比例10%以下，傳統(tǒng)技術(shù)可以基本保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定；當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)比例超過(guò)20%，就需要儲(chǔ)能手段來(lái)減少波動(dòng)性與間歇性，避免對(duì)電網(wǎng)造成難以承受的沖擊。因此，儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展是可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)的必須條件。
對(duì)于分布式可再生能源(風(fēng)電太陽(yáng)能)來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)能技術(shù)更為重要。分布式能源主要指建在用戶端的能源供應(yīng)方式，可獨(dú)立運(yùn)行或并網(wǎng)運(yùn)行，按照用戶多種能源需求，采用需求應(yīng)對(duì)式設(shè)計(jì)的新型能源系統(tǒng)。這是可以將資源和環(huán)境效益最大化的分散式供能系統(tǒng)。由于可以降低輸送環(huán)節(jié)的損耗，因此可以提高能源利用效率。
但是，同樣由于風(fēng)電太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性，儲(chǔ)能手段也是分布式可再生能源大規(guī)模發(fā)展的必要條件之一。有人認(rèn)為，至2050年人類(lèi)的太陽(yáng)能利用可以占總能源供應(yīng)的50%。如果沒(méi)有經(jīng)濟(jì)可行的儲(chǔ)能技術(shù)，這個(gè)美好愿景難以想象。因此可以說(shuō)，儲(chǔ)能技術(shù)可以真正的改變?nèi)祟?lèi)的能源供應(yīng)。
能源安全也是中國(guó)能源發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)。中國(guó)目前石油進(jìn)口依存度已經(jīng)超過(guò)60%，而且未來(lái)還將繼續(xù)上升，石油價(jià)格的大幅度波動(dòng)，除了影響整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還會(huì)影響能源行業(yè)的健康發(fā)展。因此政府需要提前布局石油替代，降低對(duì)其他國(guó)家的能源依賴，減少國(guó)際油價(jià)波動(dòng)對(duì)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的影響。
混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)被認(rèn)為是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的主要方向，已經(jīng)成為世界汽車(chē)強(qiáng)國(guó)和主要汽車(chē)制造商發(fā)展重點(diǎn)，而儲(chǔ)能技術(shù)是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要約束。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)除了減少城市環(huán)境污染，電動(dòng)車(chē)的普及可以替代石油，減少石油對(duì)外依存。
近年來(lái)電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步迅速，作為石油替代的可能性也越來(lái)越明顯。SONY公司在1992年研制出鋰電池后，該技術(shù)在材料和制造工藝上有了很大發(fā)展，在發(fā)電系統(tǒng)及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。2014年世界儲(chǔ)能技術(shù)新增裝機(jī)中，鋰離子電池占比達(dá)到了71%。目前鋰電池技術(shù)仍無(wú)法滿足電動(dòng)汽車(chē)的普及要求。
首先，因?yàn)殡姵剡^(guò)大，一般電動(dòng)汽車(chē)的重量都超過(guò)了體積相當(dāng)?shù)钠推?chē)，但是續(xù)航能力卻只有汽油汽車(chē)的一半。其次，在充電方面鋰離子電池也無(wú)法滿足消費(fèi)需求，據(jù)估計(jì)，電動(dòng)車(chē)想要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，電池密度至少達(dá)到250Wh/kg，但目前電動(dòng)汽車(chē)鋰電池密度普遍不足100Wh/kg。最后是鋰電池目前成本過(guò)高，可以占到電動(dòng)車(chē)成本的一半，直接導(dǎo)致了電動(dòng)車(chē)在價(jià)格上難與傳統(tǒng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)。
今年4月特斯拉推出了Powerwall家用儲(chǔ)能電池，引起了業(yè)界的廣泛注意。Powerwall可以將電費(fèi)低廉時(shí)儲(chǔ)存的電能在電費(fèi)高昂時(shí)釋放，或是與可再生能源(太陽(yáng)能風(fēng)電)配套使用，其經(jīng)濟(jì)性是能否大規(guī)模推廣的最重要標(biāo)準(zhǔn)。
此次推出的Powerwall有7kwh和10kwh兩種容量，售價(jià)分別為3000美元和3500美元，且均有充電次數(shù)限制。由于Powerwall主要著眼于產(chǎn)品與太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)配套使用，因而除電池外，用戶還要購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能面板、逆變器等，整個(gè)系統(tǒng)成本據(jù)說(shuō)在2萬(wàn)美元以上。由于太陽(yáng)能用戶可以將剩余電量出售給電網(wǎng)，因此削弱了Powerwall的經(jīng)濟(jì)性。
目前美國(guó)安裝儲(chǔ)能電池總價(jià)約為1.28億美元，多數(shù)集中在事業(yè)機(jī)構(gòu)，家庭安裝僅為1%。有機(jī)構(gòu)分析，特斯拉需要將銷(xiāo)售價(jià)格下調(diào)75%左右。特斯拉正與松下合作建造大型的電池工廠，有望在不久的未來(lái)使成本降低約30%。如果油價(jià)持續(xù)低迷，Powerwall的成本的確需要有更多的下降空間。
一直以來(lái)，世界各國(guó)都很重視大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的研發(fā)與運(yùn)用。目前美國(guó)已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目為95個(gè)，裝機(jī)規(guī)模超過(guò)357MW。日本裝機(jī)規(guī)模約為310MW，列第二位。2014年美國(guó)的新增裝機(jī)規(guī)模為34.4MW，中國(guó)和歐洲分列二、三位，裝機(jī)規(guī)模分別為31MW和27.7MW。
大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的只有鈉硫電池和液流電池。比如，鈉硫電池有較高的儲(chǔ)能密度，效率大約在80%左右，充放電次數(shù)可以達(dá)到6000次以上。日本京瓷公司所研制的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已有100多套投入運(yùn)營(yíng)中，容量已超過(guò)100MW。目前大容量?jī)?chǔ)能中鈉硫電池裝機(jī)比重最大，達(dá)到了40%，但鈉硫電池的高成本是制約其發(fā)展的重要因素。
儲(chǔ)能技術(shù)作為新能源發(fā)展和電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其技術(shù)突破將改變整個(gè)世界的能源格局。可以說(shuō)，儲(chǔ)能技術(shù)是開(kāi)啟新能源時(shí)代的鑰匙，一旦儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行，將為人類(lèi)打開(kāi)一扇通往新能源時(shí)代的門(mén)。
對(duì)于中國(guó)而言，電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能技術(shù)和風(fēng)電、太陽(yáng)能的有效結(jié)合，除了清潔發(fā)展，還可以形成對(duì)石油的有效替代，保障能源安全，因此政府應(yīng)該重視儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于傳統(tǒng)的能源企業(yè)，尤其需要重視儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，利益所在，其重要性不言而喻。
