(1.上海崇明北沿風(fēng)力發(fā)電有限公司, 上海 202177;2.上海林洋儲(chǔ)能科技有限公司,上海 201201)

　　摘要：推廣儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)加快我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)意義重大，基于國(guó)內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)，分析了不同儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)及合適應(yīng)用領(lǐng)域，針對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)目前的現(xiàn)實(shí)需求，簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)發(fā)展流體釩電池的優(yōu)勢(shì)，探討了目前儲(chǔ)能技術(shù)在應(yīng)用層面面臨的多重挑戰(zhàn)。

　　關(guān)鍵詞：新能源；智能電網(wǎng)；儲(chǔ)能技術(shù)；流體釩電池

　　作者簡(jiǎn)介：唐征歧（1963－），男，總經(jīng)理，從事太陽(yáng)能、風(fēng)能向電網(wǎng)輸入管理工作

　　The opportunity and challenge of energy storage technology development
TANG Zheng-qi1, ZHOU Han-tao2
（1.Shanghai Chongming Beiyan Wind Power Co., Ltd., Shanghai 200090, China
2. Shanghai Linyang Energy Storage Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 201201, China)

　　Abstracts: Energy storage technologies play a very important role on accelerating the spread of new energy and development of intelligence network. Based on the industry foundation of China at the present, deferent energy storage technologies as well as their suitable markets are analyzed. From the side of practical demand, the advantages of developing vanadium flow battery and the obstacles on its application way are introduced.

　　Key words: new energy; intelligence network; energy storage technology; vanadium flow battery

　　前言

　　我國(guó)面臨著智能電網(wǎng)建設(shè)和大規(guī)模新能源同步發(fā)展的客觀要求，既要重視電網(wǎng)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力及基礎(chǔ)性設(shè)施的現(xiàn)代化水平，這關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性，又要重視可再生能源的利用，保證環(huán)境友好型能源的可持續(xù)發(fā)展。2011年3月，國(guó)家 “十二五”規(guī)劃綱要明確指出：加快現(xiàn)代電網(wǎng)體系建設(shè)，依托信息、控制和儲(chǔ)能等先進(jìn)技術(shù)，推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。

　　供電設(shè)施的穩(wěn)定性與安全性是電網(wǎng)對(duì)發(fā)電技術(shù)的首要要求，我國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)在過(guò)去五年內(nèi)推廣迅速，但最大缺點(diǎn)是受天氣、季節(jié)、時(shí)間限制非常大，發(fā)電不穩(wěn)定，大范圍推廣必定增加電網(wǎng)的不穩(wěn)定性因素，現(xiàn)已對(duì)電網(wǎng)安全帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，對(duì)于電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度提出了更高要求，智能電網(wǎng)則成為推動(dòng)新能源發(fā)展的重要載體。大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用將促進(jìn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可解決新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)新能源的友好接入和協(xié)調(diào)控制。在新能源和智能電網(wǎng)雙重推動(dòng)下，大力發(fā)展大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)將成為近幾年的緊要任務(wù)之一。

　　一、不同電能儲(chǔ)存技術(shù)的特點(diǎn)

　　目前，大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)主要有物理儲(chǔ)能（抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等）、超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能（鋰電池、鈉硫電池、鉛酸電池、液流釩電池等）等。

　　1．物理儲(chǔ)能

　　物理儲(chǔ)能技術(shù)是在不改變物質(zhì)組分的前提下，將一種能量轉(zhuǎn)換成另外一種能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在需要的時(shí)候再將儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)。目前，常用的物理儲(chǔ)能技術(shù)有抽水儲(chǔ)能技術(shù)和壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，適合建造百兆瓦以上儲(chǔ)能電站。

　　抽水儲(chǔ)能技術(shù)是在電力負(fù)荷低谷時(shí)段將水從下游水庫(kù)抽到上游水庫(kù)，將電能轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái)，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段釋放上游水庫(kù)中的水發(fā)電。抽水儲(chǔ)能的釋放時(shí)間可以從幾小時(shí)到幾天，綜合效率在70%左右，主要作用包括電力系統(tǒng)的削峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用容量，還可以提高系統(tǒng)電站和核電站的運(yùn)行效率。抽水儲(chǔ)能是目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種儲(chǔ)能技術(shù)，一般工業(yè)國(guó)家抽水蓄能裝機(jī)占比約為5%-10%，在我國(guó)近幾年的發(fā)展也非?？?。但抽水蓄能電站的建設(shè)受地形限制較大，當(dāng)電站距離用戶地較遠(yuǎn)時(shí)輸電損耗較大，在很多缺水或平原地區(qū)并不適用。

　壓縮空氣技術(shù)是利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段的剩余電力壓縮空氣，將空氣高壓密封在報(bào)廢礦井、沉降的海底儲(chǔ)氣罐、山洞、過(guò)期油氣井或新建儲(chǔ)氣井中，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段釋放壓縮的空氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。壓縮空氣儲(chǔ)能電站安全系數(shù)高、響應(yīng)速度快，主要用于峰谷調(diào)節(jié)、平衡負(fù)荷、頻率調(diào)制和發(fā)電系統(tǒng)備用等。但壓縮空氣儲(chǔ)能電站的建設(shè)也受地形制約，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)有特殊要求，還要與天然氣發(fā)電配套，在發(fā)達(dá)國(guó)家尚處于產(chǎn)業(yè)化初期，國(guó)內(nèi)基本上要全套進(jìn)口技術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)較大，所以抽水儲(chǔ)能目前是國(guó)內(nèi)百兆瓦以上儲(chǔ)能技術(shù)的首選。

　　2. 電磁儲(chǔ)能

　　電磁儲(chǔ)能即超導(dǎo)磁儲(chǔ)能，利用超導(dǎo)體制成線圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，功率輸送時(shí)無(wú)需能量形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)換效率高、比容量比功率大等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)大容量能量交換和功率補(bǔ)償。和其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能仍非常昂貴，除了超導(dǎo)本身的費(fèi)用外，維持系統(tǒng)低溫以及維修頻率過(guò)高產(chǎn)生的費(fèi)用也相當(dāng)可觀。由于超導(dǎo)磁儲(chǔ)能是與空間技術(shù)同步發(fā)展的，因此我國(guó)與美國(guó)等國(guó)家的差距非常大，特別是民用產(chǎn)品，我國(guó)現(xiàn)有的材料基礎(chǔ)及加工業(yè)基礎(chǔ)離其產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)大的距離，目前超導(dǎo)磁儲(chǔ)能技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，需要長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)配套發(fā)展。

　　3．電化學(xué)儲(chǔ)能

　　4.1鈉硫電池

　　鈉硫電池在300℃的高溫環(huán)境下工作，其正極活性物質(zhì)是液態(tài)硫；負(fù)極活性物質(zhì)是液態(tài)金屬鈉，中間是多孔性陶瓷隔板。鈉硫電池的主要特點(diǎn)是能量密度大（是鉛酸電池的三倍）、效率高（可達(dá)到80%）、循環(huán)壽命比鉛酸電池長(zhǎng)等。鈉硫電池適合10MW～100MW儲(chǔ)能，系統(tǒng)過(guò)小則危險(xiǎn)分散，不利于監(jiān)控。

　　鈉硫電池由于運(yùn)行溫度較高，危險(xiǎn)性高于鋰電池，其隔膜技術(shù)、封裝技術(shù)、材料匹配技術(shù)、電池管理系統(tǒng)難度都非常大，其需要的國(guó)內(nèi)工業(yè)化基礎(chǔ)特別是產(chǎn)業(yè)化需要的相關(guān)設(shè)備欠缺，目前只有日本NGK成功商業(yè)化。NGK的鈉硫電池不只是日本一個(gè)國(guó)家在支持，而是集成了日本、歐洲、北美近半個(gè)世紀(jì)在鈉硫電池上的技術(shù)積累，而且過(guò)去20年日本政府一直補(bǔ)貼其產(chǎn)業(yè)化。工業(yè)基礎(chǔ)及科研基礎(chǔ)決定材料、設(shè)計(jì)、封裝設(shè)備的水平，而后者又決定整個(gè)工業(yè)基礎(chǔ)的水平，所以國(guó)內(nèi)在這個(gè)技術(shù)上還有很長(zhǎng)的路要走。鈉硫電池的商業(yè)化不僅取決于對(duì)本身的技術(shù)理解，還取決于整個(gè)國(guó)內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)以及眾多專業(yè)領(lǐng)域的高素質(zhì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)合作是否能成功地將我們的理解轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，上海硅酸鹽研究所作為目前國(guó)內(nèi)唯一真正在做鈉硫電池產(chǎn)業(yè)化的單位任重而道遠(yuǎn)。

　　4.2鋰離子電池

　　鋰離子電池的陰極材料為鋰金屬氧化物，具有高效率、高能量密度的特點(diǎn)，并具有放電電壓穩(wěn)定、工作溫度范圍寬、自放電率低、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)及無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)。鋰離子電池在小型動(dòng)力上的優(yōu)勢(shì)非常明顯，但在大規(guī)模儲(chǔ)能上還屬于非常前衛(wèi)的技術(shù)，大規(guī)模鋰離子電池組合對(duì)單電池的控制要求非常高，過(guò)充控制有特殊封裝要求，價(jià)格昂貴。其電池管理系統(tǒng)的成本要高于鋰離子電池本身，而且規(guī)模越大，難度越高，成本也相對(duì)越高。所以對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)講，鋰電池目前是先做好動(dòng)力電池，然后才能上升至更大規(guī)模應(yīng)用，雖然目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多MW級(jí)鋰電池示范項(xiàng)目，但只是示范應(yīng)用，還不能保證大型鋰電池組合的長(zhǎng)壽命要求。目前世界上的能夠利用鋰離子電池建造MW級(jí)商業(yè)儲(chǔ)能電站只有美國(guó)的A123，其儲(chǔ)能電站用鋰電池生產(chǎn)工藝與普通動(dòng)力電池是完全不一樣的。國(guó)內(nèi)鋰離子電池廠家需要從原材料生產(chǎn)工藝、電池封裝工藝、管理系統(tǒng)、相關(guān)PCS等各環(huán)節(jié)有革命性突破，特別是基礎(chǔ)材料和后續(xù)的應(yīng)用集成上要下大功夫。

　4.3鉛酸電池

　　鉛酸蓄電池的主要特點(diǎn)是采用硫酸做電解液，是用二氧化鉛和絨狀鉛分別作為電池的正極和負(fù)極的一種酸性蓄電池，具有成本低、技術(shù)成熟、儲(chǔ)能容量大等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的備載容量、頻率控制，不斷電系統(tǒng)；缺點(diǎn)是儲(chǔ)存能量密度低、可充電次數(shù)少、制造過(guò)程中存在一定污染等。現(xiàn)已有很多國(guó)內(nèi)國(guó)際的公司在研發(fā)新一代鉛酸電池，但是遇到和鋰電池一樣的問(wèn)題，如何保證在生產(chǎn)、使用整個(gè)過(guò)程單電池的一致性，如何制造先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，技術(shù)難度非常大，目前尚沒(méi)有太大突破。

　　4.4液流釩電池

　　目前能夠選擇的儲(chǔ)能技術(shù)都有局限性。全球100kW～10MW的儲(chǔ)能市場(chǎng)目前基本上是空白區(qū)，流體釩電池正好能適應(yīng)這樣一個(gè)規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)。

　　釩電池?fù)碛腥齻€(gè)很明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，儲(chǔ)能介質(zhì)是常溫水性的，沒(méi)有起火爆炸危險(xiǎn)，其流動(dòng)性利于熱管理；電池充放電狀態(tài)易于監(jiān)控；由于儲(chǔ)能介質(zhì)在電池之外的儲(chǔ)罐中，單電池一致性高很高，系統(tǒng)越大電池管理系統(tǒng)相對(duì)成本越低。釩電池雖然商業(yè)化進(jìn)程很短，但關(guān)鍵材料目前除了隔膜以外，其它的關(guān)鍵材料可全部國(guó)產(chǎn)化，其加工技術(shù)包括關(guān)鍵材料加工技術(shù)并沒(méi)有與眾不同的特殊性，國(guó)內(nèi)釩資源優(yōu)勢(shì)又很明顯，加上終端應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)安全性和可控性的要求非常高，雖然能量密度較低上是其明顯的缺點(diǎn)，但在大規(guī)模儲(chǔ)能場(chǎng)合一定有它的市場(chǎng)，就目前情況來(lái)說(shuō)做為首選的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一是非?，F(xiàn)實(shí)的。

　　自 1974 年Lawrence H. Thaller 提出液流儲(chǔ)能電池的概念以來(lái)，經(jīng)過(guò)二十多年的研究和發(fā)展，流體釩電池儲(chǔ)能技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。澳大利亞、日本、英國(guó)、加拿大、美國(guó)、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家于20 世紀(jì)80 年代開始流體釩電池系統(tǒng)的研究。在這個(gè)領(lǐng)域非常著名的國(guó)際學(xué)術(shù)專家有澳大利亞的Maria Skyllas- Kazacos教授，英國(guó)的Derek Pletcher教授和Frank Walsh教授，他們對(duì)液流電池的基礎(chǔ)研究很到位，但由于受所處工作環(huán)境、人力成本和所在國(guó)家的工業(yè)格局的制約，對(duì)于釩電池的工業(yè)化推進(jìn)是很有限的。日本、加拿大、美國(guó)等國(guó)家在10 年前已經(jīng)建造了兆瓦級(jí)示范演示工程。過(guò)去日本由于受制于釩資源的制約，不得不暫停流體釩電池商業(yè)化，不過(guò)近兩年日本再次起動(dòng)流體釩電池的商業(yè)化，但始終會(huì)受制于釩資源的制約。中國(guó)釩資源豐富，目前國(guó)內(nèi)90%釩是出口的，而且是以低端產(chǎn)品形式流向國(guó)外，因此釩電池的商業(yè)化對(duì)國(guó)內(nèi)釩資源的充分利用非常有利，流體釩電池的釩資源回收非常方便，亦是開發(fā)釩電池另一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

　　二、儲(chǔ)能技術(shù)的現(xiàn)實(shí)需求

　　1．風(fēng)力發(fā)電

　　風(fēng)力發(fā)電自身所固有的隨機(jī)性、間歇性特征，決定了其規(guī)模化發(fā)展必然會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)顯著影響，另外風(fēng)力發(fā)電往往在后半夜進(jìn)入發(fā)電高峰，而此時(shí)正是用電低谷，所以棄風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重。因此必須要有先進(jìn)的大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)做支撐，以穩(wěn)定風(fēng)機(jī)輸出，且能錯(cuò)時(shí)發(fā)電，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的利用率，降低損耗。

　　研究表明，如果風(fēng)電裝機(jī)占裝機(jī)總量的比例在10%以內(nèi)，依靠傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)以及增加水電、燃?xì)鈾C(jī)組等手段基本可以保證電網(wǎng)安全；但如果所占比例達(dá)到20%甚至更高，電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運(yùn)行將面臨巨大挑戰(zhàn)。目前為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，每一臺(tái)風(fēng)機(jī)需要配備其功率4%的后備蓄電池。另外還需要大約相當(dāng)于其功率1%的蓄電池用于緊急情況時(shí)收風(fēng)葉以保護(hù)風(fēng)機(jī)。電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電輸出平穩(wěn)性的要求已成為風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，風(fēng)電與電網(wǎng)的矛盾越來(lái)越突出。如果需要平滑風(fēng)電90%以上的電力輸出，需要為風(fēng)電場(chǎng)配置20%左右額定功率的儲(chǔ)能電池；如果希望風(fēng)電場(chǎng)還能具有削峰填谷的功能，將需要配備相當(dāng)于40-50%功率的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能電池；如果風(fēng)機(jī)離網(wǎng)發(fā)電，則需要更大比例的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能電池。

中國(guó)風(fēng)電資源經(jīng)初步探明10米高空約1000GW，其中陸上風(fēng)電資源235GW，沿海風(fēng)電資源750GW；擴(kuò)展到50米高空，是2000～2500GW。根據(jù)國(guó)家中長(zhǎng)期能源規(guī)劃，風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)為2010年4GW，2020年20GW。風(fēng)電實(shí)際裝機(jī)容量比預(yù)計(jì)的要大得多，2010年中國(guó)風(fēng)機(jī)累積裝機(jī)容量已超過(guò)40GW，中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)2020年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)會(huì)突破150GW，將占到全國(guó)發(fā)電量的10%左右。

　　風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是我國(guó)的多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)屬于“大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送”，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行和控制提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。大容量?jī)?chǔ)能產(chǎn)品成為解決電網(wǎng)與風(fēng)電之間矛盾的關(guān)鍵因素。即使按照風(fēng)電調(diào)控最低要求計(jì)算，5%的風(fēng)電儲(chǔ)能比例，2009年儲(chǔ)能電池的需求就將達(dá)到1GW，2020年儲(chǔ)能電池的需求將達(dá)到5GW；如果需要平滑90％以上的風(fēng)電輸出，儲(chǔ)能電池的需求還要增加3倍以上。

　　2.光伏發(fā)電

　　光伏發(fā)電是顯著受天氣影響的，對(duì)于目前大型光伏發(fā)電場(chǎng)主要是并網(wǎng)發(fā)電，但總的說(shuō)來(lái)裝機(jī)容量在電網(wǎng)中所占比例非常小，其波動(dòng)可以忽略不計(jì)。但隨著時(shí)間推移，其所占比例越來(lái)越大之后，不得不考慮儲(chǔ)能技術(shù)以平滑其輸出，減小對(duì)電網(wǎng)的影響。

　　2009年全球光伏發(fā)電裝機(jī)新增容量為7.2GW，2010年全球新增太陽(yáng)能光伏裝機(jī)容量為16GW，是上年新增容量的兩倍。2010年全球太陽(yáng)能光伏累計(jì)裝機(jī)容量接近40GW，比2009年的23GW增加70%。太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)的命運(yùn)和風(fēng)電形成了鮮明的對(duì)比，2010年該市場(chǎng)出現(xiàn)20年來(lái)第一次受挫，但是隨著技術(shù)提升，生產(chǎn)成本下降，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的裝機(jī)容量總體逐年上升是勿庸置疑的。

　　目前來(lái)說(shuō)，光伏發(fā)電對(duì)儲(chǔ)能電池的需求更多體現(xiàn)在離網(wǎng)型光儲(chǔ)或風(fēng)光儲(chǔ)項(xiàng)目上。

　　3.電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻

　　由于我國(guó)電力系統(tǒng)煤電比例較高，核電不參與調(diào)峰，水電、燃?xì)獍l(fā)電等調(diào)峰較好的電源所占比例較低，造成電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和調(diào)控管理困難。系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻也成為限制電網(wǎng)接受清潔能源的一個(gè)主要因素。

　　為應(yīng)對(duì)城市尖峰負(fù)荷，電力系統(tǒng)每年都要新增大量投資用于電網(wǎng)和電源后備容量建設(shè)，但利用率卻非常低。以上海為例，2004-2006年間，為解決全市每年只有183.25小時(shí)的尖峰負(fù)荷，僅對(duì)電網(wǎng)側(cè)的投資每年就超過(guò)200億元，而為此形成的輸配電能力的年平均利用率不到2%。東北風(fēng)電在發(fā)展中首先面臨的也是調(diào)峰和調(diào)頻的問(wèn)題，需要儲(chǔ)能技術(shù)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)公司共同承擔(dān)責(zé)任并解決調(diào)峰問(wèn)題。

　　電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段一直是抽水蓄能電站。由于抽水蓄能電站需建上、下兩個(gè)水庫(kù)，受地理?xiàng)l件限制較大，在平原地區(qū)不合適。采用大容量?jī)?chǔ)能電池的小型調(diào)峰系統(tǒng)從微觀角度多點(diǎn)調(diào)峰，不受地理?xiàng)l件限制，可大可小設(shè)計(jì)靈活，是抽水蓄能電站的有益補(bǔ)充。

　　4.通訊基站

　　通信基站和通信機(jī)房需要蓄電池作為后備電源，且時(shí)間通常不能少于10小時(shí)。對(duì)通訊運(yùn)營(yíng)商來(lái)講，安全穩(wěn)定可靠和使用壽命是最重要的，在這一領(lǐng)域，流體釩電池有著鉛酸電池?zé)o法比擬的先天優(yōu)勢(shì)：壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，能量存儲(chǔ)穩(wěn)定、控制精確、自放電少，可便捷調(diào)整能量的存儲(chǔ)量，總體使用成本低。

通信網(wǎng)絡(luò)中的基站動(dòng)力系統(tǒng)中通常使用柴油發(fā)電機(jī)，在停電時(shí)提供長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)力。柴油機(jī)在備用動(dòng)力系統(tǒng)投資中占了很大一部分，而且需要持續(xù)不斷的機(jī)械維護(hù)以保證其可靠性；在實(shí)際應(yīng)用中，柴油機(jī)的利用率很低，因此其單位時(shí)間的使用成本比較高；系統(tǒng)中經(jīng)常使用的鉛酸電池由于自放電的原因，也需要經(jīng)常維護(hù)。流體釩電池完全可以替代動(dòng)力系統(tǒng)中的鉛酸電池和柴油機(jī)的動(dòng)力組合，提供高可靠性的直流電源的能量存儲(chǔ)解決方案。流體釩電池還可以很好地與網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域使用的地理分布很廣、數(shù)量眾多的太陽(yáng)能電池進(jìn)行很好的匹配，替代目前太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中通常使用的鉛酸電池，降低維護(hù)量，減少成本，提高生產(chǎn)率。

　　5.分布式電站

　　大型電網(wǎng)自身的缺陷，難以保障電力供應(yīng)的質(zhì)量、效率、安全可靠性要求，對(duì)于重要單位和企業(yè)，往往需要雙電源甚至多電源作為備份和保障。分布式電站可以減少或避免由于電網(wǎng)故障或各種意外事件造成的斷電。醫(yī)院、指揮控制中心、數(shù)據(jù)處理和通訊中心、商業(yè)大樓、娛樂(lè)中心、政府要害部門、制藥和化學(xué)材料工業(yè)、精密制造工業(yè)等領(lǐng)域是分布式電站發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域，流體釩電池可以在分布式電站的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

　　對(duì)于目前很多遠(yuǎn)離主電網(wǎng)的場(chǎng)合，如海島、哨所、采礦采油井、移動(dòng)牧場(chǎng)、野外施工地等，對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)一體化電站解決方案也提出了真實(shí)的需求。

　　三、國(guó)內(nèi)發(fā)展流體釩電池優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

　　與國(guó)外相比，我國(guó)對(duì)流體釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究起步時(shí)間基本相同，但由于一段時(shí)間內(nèi)研究經(jīng)費(fèi)短缺以及應(yīng)用前景不明朗等原因，研究一度中斷。但近年來(lái)，由于國(guó)家政策支持，投入加大，流體釩電池技術(shù)在我國(guó)得到蓬勃發(fā)展。中國(guó)在流體釩儲(chǔ)能電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面，已經(jīng)走在世界前列，上海林洋儲(chǔ)能與大連融科、北京普能三個(gè)公司在流體釩電池產(chǎn)業(yè)化上最具代表性，其技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。其原因是：流體釩電池的關(guān)鍵材料目前除了隔膜以外，其它的關(guān)鍵材料可全部國(guó)產(chǎn)化，但目前國(guó)內(nèi)在流體釩電池隔膜材料上已取得突破性進(jìn)展，中科院大連化物所開發(fā)的陰離子膜效率高、成本低，與進(jìn)口隔膜不相上下，假以時(shí)日在連續(xù)化成型上取得突破，屆時(shí)流體釩電池的所有關(guān)鍵材料可全部國(guó)產(chǎn)化；流體釩電池的商業(yè)化進(jìn)程雖然很短，但中國(guó)近三十年的改革開放正好跟這一時(shí)期一致，所以在中國(guó)的流體釩電池技術(shù)水平非常高。從安全、資源、技術(shù)復(fù)雜度、工業(yè)基礎(chǔ)、商業(yè)化成本、回收再利用等幾個(gè)角度考慮，在國(guó)內(nèi)發(fā)展流體釩電池很現(xiàn)實(shí)。

　　隨著光伏、風(fēng)電等新能源行業(yè)的興起，智能電網(wǎng)概念的提出，以及社會(huì)發(fā)展越來(lái)越多地對(duì)大型備用直流電源提出需求，儲(chǔ)能行業(yè)進(jìn)入非常好的發(fā)展時(shí)期，各種儲(chǔ)能技術(shù)在各自適合的領(lǐng)域都大有可為，但儲(chǔ)能技術(shù)的商業(yè)化推廣前期陷入不確定由誰(shuí)買單的窘境。目前來(lái)講不光是儲(chǔ)能產(chǎn)品本身，還有其推廣過(guò)程涉及的雙向逆變器（PCS），終端接入軟件（與新能源、電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)配合），以及如何評(píng)價(jià)儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性都是全新的問(wèn)題。作者認(rèn)為在目前情況下，儲(chǔ)能產(chǎn)品本身及PCS技術(shù)已基本完善，但是儲(chǔ)能產(chǎn)品及PCS只有按照規(guī)模化生產(chǎn)方式生產(chǎn)才具有實(shí)用性，而目前市場(chǎng)尚未敞開，規(guī)?；?yīng)遠(yuǎn)未形成，所以造成在規(guī)模化生產(chǎn)線上生產(chǎn)的實(shí)用型儲(chǔ)能產(chǎn)品成本過(guò)高。儲(chǔ)能技術(shù)已進(jìn)入示范推廣階段，急需解決終端接入軟件開發(fā)和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的兩個(gè)后續(xù)關(guān)鍵問(wèn)題，而相關(guān)人才又非常短缺，這需要政府大力支持，電網(wǎng)公司、電力公司、儲(chǔ)能科技公司的實(shí)質(zhì)性大力協(xié)調(diào)配合，加大相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的前期投入，通過(guò)實(shí)踐解決相關(guān)人才短缺現(xiàn)狀及技術(shù)瓶頸，最終將儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈打通。

　　四、小結(jié)

　　儲(chǔ)能技術(shù)的種類很多，但沒(méi)有一種是萬(wàn)能的，在具體應(yīng)用場(chǎng)合選擇時(shí)需全方位考慮技術(shù)特征、工業(yè)基礎(chǔ)、自然環(huán)境、投資規(guī)模、經(jīng)濟(jì)性、使用場(chǎng)合特殊要求、環(huán)保要求、政策導(dǎo)向等多方面因素。儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不可能一蹴而就，需要全社會(huì)各個(gè)利益相關(guān)方的參與和推動(dòng)，達(dá)成共識(shí)大力合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，和諧共贏。

　　感謝上海市經(jīng)信委對(duì)上海崇明北沿風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目釩液流儲(chǔ)能工程的大力支持，感謝上海綠能環(huán)保能源科技有限公司在儲(chǔ)能應(yīng)用項(xiàng)目上的全力支持。

來(lái)源：中國(guó)新能源網(wǎng) | 作者：唐征歧 周漢濤