大规模储能开发和产业化应成气候

随着社会经济的发展和人类生活水平的提高，能源的需求量越来越大。人类对化石能源短缺和枯竭的预期，以及全球气候变化、大气污染的现实威胁，普及应用清洁能源的呼声日渐高涨。其目的是以新能源和可再生能源逐步代替化石能源，保证人类能源的可持续供应。因此，广泛利用可再生能源，提高其在能源消费中的比重，是社会可持续发展的必然趋势，是解决能源资源短缺、能源安全的重要途径。

可再生能源由辅助转为主导

世界各国政府高度重视可再生能源的普及应用，制定了相应的发展规划。德国政府决定，至2020年可再生能源在总能源消费中将占到35%，至2030年将达到50%，至2050年将达到80%。

2003年，我国的能源消耗量为18亿吨标准煤，煤炭占69%，到2013年达到38.5亿吨标准煤，煤炭占66%。11年间能源消耗量增长了一倍以上，但以煤炭为主的能源结构基本没变。煤炭的大量消费造成了严重的环境污染，PM2.5急剧升高，雾霾日趋严峻，人们的身体健康受到严重影响。为此，我国将投入2万亿元，单北京市就将投入7600亿元治理雾霾。我国拥有丰富的可再生能源资源，其中陆上风能约为2.5亿千瓦，海上可开发利用的风能约为7.5亿千瓦，合计约为10亿千瓦。因此，普及应用可再生能源是解决我国能源安全问题的有效途径。

近年来，我国风能、太阳能等可再生能源发电量迅速增长。截至2013年12月底，风能、太阳能发电的装机容量分别为9000万千瓦和1716万千瓦。根据国家可再生能源发展规划，到2020年预计我国风能、太阳能发电的装机容量将分别达到2亿千瓦和2000万千瓦。可再生能源在总能源消费中将达到15%。由此可见，可再生能源正在全球范围内由辅助能源逐渐转为主导能源。

大规模储能技术向产业化发展

但可再生能源发电具有明显的间歇性、随机性及不可控性。随着我国风电、光伏发电的迅速发展，其大规模并网面临电力系统调峰、电力系统安全、电能质量三大技术问题。大规模储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定、不可控特征的关键技术，是构建智能电网，实现削峰 填谷，提高电能利用率的重要技术手段，是国家能源战略的重大需求。美国LuxResearch、SKHoldings、BostonConsulting等技术咨询公司预测，到2020年国际储能市场的规模将达到1000~4000亿美元，并且年增长率将超过30%。可见，大规模储能技术正在转化为重要的新型产业，将会形成巨大的产业规模。

我国大规模储能技术的发展与风电、太阳能光伏发电技术的发展相比极不平衡，对高安全性、环境友好的大规模储能技术的研究开发和产业化应用支持力度不够，导致弃风弃光严重。2012年全国风能发电的弃风量达200亿千瓦时，甘肃省弃光率达到40%。

因此，推进可再生能源普及应用迫切需要大规模储能技术作支撑。

安全性是开发储能技术首要因素

迄今为止，人们已经开发出多种储能技术，这些储能技术各有其特点，根据功率、容量大小可适用于不同的应用领域。而适用于大规模储能的电池储能技术主要有以下三个条件：首先储能技术的安全性;其次是储能技术生命周期的性价比即经济性;第三是储能技术生命周期的环境负荷即环境友好性。因为对大规模储能技术而言，由于系统功率和容量大，发生安全事故造成的危害和损失大，因此大规模储能技术的首要要求是安全可靠。解决其安全可靠性是其重中之重。

日本NGK公司投入巨资，历时30余年，成功地开发出可用于大规模储能的钠硫电池，并实现了批量化和产业化，产能达到100兆瓦/年。据了解2010年，订单已经排到2015年以后。但该电池技术以易燃的金属钠和单质硫作为储能介质，系统本身存在着发生重大事故的潜在风险。

2010年2月，一座200千瓦的钠硫电池储能系统着火，但没有引起该公司的重视。

2011年，该公司的一座2兆瓦钠硫电池储能系统又发生了事故。

各种电池储能技术，由于其充放电循环寿命不同，而且电池系统报废后，可持续利用价值也不同。有的电池储能技术的充放电循环寿命为1000~2000次，有的则高达13000次以上。另外，当电池报废后，有的电池回收处理成本很高，有的则具有很高的可持续利用价值。所以 判断一种电池储能技术的经济性，不能仅从初始价格多少来判断，而是应该从其生命周期性价比来判断。

对于大规模电池储能技术，由于规模大，部件多，材料用量大。因此，判断其环境友好的标准不仅要看其使用过程中的环境友好性，而且还要看其在制造过程及报废后的废弃物后处理对环境的影响，即生命周期的环境友好性。

液流电池表现出色

在各种电池储能技术中，全钒液流电池能很好地满足大规模储能应用的条件。该电池的正、负极储能介质为不同价态钒离子的水溶液，因此具有优异的安全性;储能系统的输出功率和储能容量可独立设计，输出功率可达100兆瓦，储能容量可达100兆瓦;充放电能量效率可达80%，充放电循环次数在13000次以上，使用寿命长，可达15～20年;储能系统常温封闭运行，电解质溶液为不同价态钒离子，电池报废后仍可经简单的处理而循环使用，集流板、端板等部件材料可循环利用，双极板用碳板、电极用碳毡或石墨毡以及非氟烃类离子传导膜报废后都可作为燃料再利用。生命周期的性价比高，经济性好，环境负荷小。

通过十余年的研究开发和示范应用，国内外液流电池技术水平得到显著提高，在关键材料开发、高性能电堆研制、大规模电池系统集成与应用示范等方面取得重大突破，并积累了很好的工程应用经验，液流电池技术已进入产业化开发的关键时期。在我国科学家和企业家的努力下，通过多年产、学、研、用紧密合作，我国液流电池技术达到了国际领先水平。通过新一代高功率密度液流电池技术开发，进一步提高电池系统的性价比、可靠性和稳定性，实现了其国产化和规模化生产，形成了具有完整自主知识产权的体系，这是实现液流电池产业化的关键。

国家应进一步加大并持续对大规模电池储能技术研究开发及产业化转化的支持力度;制定大规模储能技术发展路线图，凝聚产、学、研、用共识，制定大规模储能技术产业化示范应用规划和产业政策，加大对具有完整自主知识产权体系和产业化基础的储能企业的扶持力度;建立大规模化学储能新兴产业，抢占国际新能源产业竞争制高点。