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储能技术落后将制约风电大规模应用

[来源:中国新能源网] [日期:2010-01-09]

 

风电低于传统能源的价格拐点将很快出现,但储能技术的落后,却成为制约风电大规模应用的瓶颈。
 
2008年10月,在经济危机的冲击下,世界知名的储能公司加拿大VRB电力系统公司,因资金链断裂进入破产清算程序,在业内引起不小的震动。作为能源存储技术的龙头企业之一,破产时,VRB仍然握有几亿美元的销售意向。最终赢得VRB收购的是总部位于北京的普能公司。
 
在此之前,该公司几乎鲜有人知。在此之后,普能公司拥有了VRB公司20年研发积累的所有专利、商标、技术秘密、设备等,VRB的核心技术团队也加入了合并后的公司。分析人士指出,如果VRB公司能再坚持几个月,就将迎来储能技术的春天。因为短短几个月之后,由于新能源和智能电网的发展,储能技术受到前所未有的关注,世界各国纷纷制定产业支持政策。
 
普能(北京)能源科技公司董事长俞振华就将2009年称为“储能技术行业起飞的一年”。
 
2008年波及全球的金融危机之后,人们忽然认识到:很多传统行业已趋于饱和,未来全球新的经济增长点就是能源行业。“能源热”席卷全球。保守估计,风电成本低于传统能源的价格拐点将出现在2015年。
 
但是,困扰能源业发展的核心问题——新能源并网问题,在2015年之前尚无望解决。
究其原因,新能源、智能电网、电动汽车,这未来三大新兴产业的发展瓶颈都指向了同一项技术——储能技术。2009年11月,中国储能电池产学研技术创新联盟在天津筹备成立。
 
该联盟的发起人之一、国家“973”项目“大规模高效液流储能电池技术的基础研究”首席科学家,中科院大连化学物理所研究员张华民,在接受《科学时报》记者采访时指出,我国在储能电池的研究方面,基本与国际同步,但可商业应用的产品,还有待开发。他表示,目前,可再生能源和智能电网的发展,都已受到国家重视,但是储能技术的发展,远远跟不上新能源技术的发展需要。
 
储能电池技术有待成熟
“必须解决储能的问题,否则可再生能源的普及应用都将受到限制”。张华民开门见山地向记者介绍道。
据相关预测,2050年之后,中国1/3的能源将来自于风能、太阳能等可再生能源。
可再生能源都具有不稳定性、不连续性的特点,容易对电网造成冲击,影响安全、稳定供电。
 
智能电网是未来电网的发展方向。
不同于传统的大型集中统一的电网模式,智能电网中的发电端,除了有大的发电厂,还要引入大量可再生能源发电,在电网末端,还将存在大量分散的家庭用冷热电联产装置和电动汽车加电站等。
 
智能电网的核心技术之一就是储能技术,通过遍布电网的储能节点,智能电网可以对能源进行更有效地调度,使得整个电网的能源效率提高。
“目前储能技术的开发,远远落后于风能和太阳能的发展,世界各国都急于发展储能技术”。张华民说。
 
据记者了解,目前用于规模储能的技术,主要有抽水储能、压缩空气储能、液流电池、钠硫电池以及铅酸电池等。抽水储能技术比较成熟,其优点是规模大、寿命长、运行费用低,但需要特殊的地理条件和场地。
相对而言,储能电池的使用更为方便,被认为是未来储能技术发展的主要方向之一。
 
目前国际上比较有代表性的两种成熟技术,是钠硫电池和液流电池。
钠硫电池技术具有效率高、能量密度高的优点,但由于技术门槛较高,日本NGK公司是世界上唯一一家提供商业化钠硫电池产品的供应商,已有200多兆瓦的商用销售。
 
液流电池具有循环寿命长、能量转化效率高、安全环保等突出优点,已成为规模储能领域的重要技术。
日本的住友电工和加拿大VRB公司,主要从事液流储能电池的开发。日本为31兆瓦风电场并网调幅,建立了4兆瓦/6兆瓦时的液流储能电池电站;VRB公司在美国犹他州建立了用于变电所备用的250千瓦/2兆瓦时全钒液流电池储能系统。不过,同钠硫电池相比,液流电池还没有进入大规模商用阶段。
 
张华民表示,高效率、低成本、长寿命、无污染是储能技术发展的主要趋势。
现有的储能技术各有利弊,还需要一段时间的研发,来提高技术成熟度和市场竞争力。
 
从实验室走向市场
今年10月,中国科学院上海硅酸盐研究所和上海市电力公司经过多年合作,成功研制出具有自主知识产权的容量为650安培小时的钠硫储能单体电池,使我国成为继日本之后,世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家,并已建成2兆瓦大容量钠硫单体电池中试生产示范线。
 
张华民指出,我国开展储能电池的研究较早,研究水平同国外基本保持同步,在液流电池领域甚至处在世界先进水平。不过,他同时指出,技术成熟度低、示范应用经验少是国内储能技术普遍存在的问题。
 
专家指出,在储能领域,世界各国都处于产业应用的初级阶段,我国与国际先进水平差别不大,加大储能技术的研发力度,有助于我国在未来的国际竞争中占有有利地位。
这也是我国成立中国储能电池产学研技术创新联盟的初衷。
 
俞振华在接受《科学时报》记者采访时表示:“我国在研发和生产上都有很强基础。短板在于研发和商用产品之间的鸿沟”。“并购加拿大VRB公司,使得中国公司获得了北美23年、2亿美金研发累积的成熟技术;获得了高可靠性高科技产品先进研发管理机制和经验,并第一次使得中国公司,在全球储能商用技术领域走在全球最前沿”。俞振华这样描述普能公司的发展。
 
据记者了解,目前我国储能技术公司较少,大多是近两年注册的新公司,而能交付产品的公司更是少之又少。为了推进液流电池的产业化进程,中国科学院大连化学物理研究所和企业合作,成立了大连融科储能技术发展公司。目前,中科院大连化物所开发的100kW/200kWh全钒液流储能电池系统,是目前国内自主技术开发的最大一套液流储能电池系统。张华民表示,他们目前的工作目标是“加快工程化开发进程,加大应用示范力度,尽早实现产业化”。
 
逾越鸿沟
据悉,储能电池迟迟没有进入大规模商用主要有两大原因,一是可靠性、耐久性有待考查,二是成本较高。
俞振华提醒道:“中国的高科技企业,不缺乏前沿技术,欠缺的是如何开发可用于商用的产品”。
他表示,从研发角度来说,材料性能是最高的追求,但对客户而言,要求的是可靠性。
他建议在中国储能电池产学研技术创新联盟成立之后,建立起一个材料评价体系,根据产品是否可以稳定、可靠运行倒推出材料的结构、规格要求。在这个体系下进行材料研发,就能评价每种新材料在寿命、可靠性上是否有前途,从而大大加快我国储能产品开发的速度和可靠性。
 
张华民也认为,目前我国开发储能电池的关键,是降低高性能材料成本。他指出:“目前对材料的重视不够,基础比较薄弱,材料的进步跟不上系统的发展,造成成本居高不下,以至于无法推动产业化”。
 
据记者了解,中国储能电池产学研技术创新联盟成立后,将首先推进我国储能电池的研发和应用示范,其次将促进储能技术产业链的形成。
 
张华民表示,储能电池是一个产业链很长的产业。储能产业的发展,首先需要国家在关键材料、低成本、高性能的双极板材料,及离子交换膜材料工程化技术上进行研究开发,及储能电池系统的应用示范。他说,联盟成立后,首先会在关键材料和关键部件的开发上有所布局,筛选出一批关键材料、核心部件的制造企业,最终跟风能、太阳能产业对接,推进整个产业化的进程。
 
期待未来
目前,世界各国都处于储能产业应用的初级阶段。
今年8月5日美国政府拨款24亿美元,支持美国政府电动汽车的发展,其中就有一部分经费,用于车用动力储能电池的开发。10月27日,美国政府拨款34亿美元的国家智能电网建设,其中也有一部分经费是用于储能技术。近期,美国能源部又拨款2亿美元,支持规模化储能技术的研究开发。在奥巴马新颁布的新能源政策中要求所有新能源项目必须配备储能技术方案。
 
与此同时,欧盟、韩国、日本等国家也都设立专项经费支持储能技术的研究与开发。我国也已将储能产业第一次写入了新能源产业规划当中。相关部门正在发起示范工程。而国内的一些电网公司,早在几年之前就看到了储能需求,开展了早期调研工作。
 
“不过,必须认识到储能技术的发展是一项长期工作”。张华民提醒道。
例如,钠硫储能电池从研究开发到商业化示范,用了近40年时间,目前国际上只有日本NGK公司掌握了其生产技术。“因此,实现储能实用化、产业化的任务很重但又很迫切,这需要国家政策的积极引导和国内各研究院所和企业的协力攻关”。张华民再次呼吁。
 
俞振华对储能市场的前景表示乐观,其理由来自于巨大的市场需求。以日本NGK公司为例,仅2009年上半年就有超过600MW的定单,目前的订单就已经预约满了其后几年的产能。“中国新能源受益于产业政策的支持发展很快,我相信储能行业在政策支持下也会很快具有全球竞争力”。俞振华说。
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