胡里清：加快发展不间断电源等液流储能电池

　　胡里清：全国政协委员、上海神力科技有限公司总经理

　　新能源、智能电网、电动汽车是我国十二?五期间非常重要的战略新兴产业，而高效、环保、低成本的储能电池将是发展这些战略新兴产业的核心支撑技术。钒液流储能电池具有功率大、容量大、效率高、成本低、寿命长、绿色环保等一系列独特优点，在风电、光伏发电、电网调峰、分布电站、通讯基站、UPS电源、电动车充电站、军用蓄电等领域有着极广阔的应用前景。

　　一、钒液流储能电池与其他化学储能电池相比最适合中国发展

　　现有的化学储能电池中，钠硫电池对充放电有特殊控制要求，需要增加2-3倍的冗余，运行温度高达300℃，金属钠一旦与空气接触容易燃烧爆炸、制造成本也相对高；锂电池的电容量有限，金属锂与空气接触也存在燃烧、爆炸的不安全性，而且在储电容量方面由于散热、安全等因素而受到限制，仅适用电网调频；在充放次数上钠硫电池、锂电池都有固定的上限，最多数千次；而目前最常用的铅酸电池主要应用在小型备用电源领域，而且在寿命、环保方面有较严重的问题，2011年我国3000多家铅酸电池生产企业有90%以上对环境造成了不同程度的铅污染，需要关停或整改；钒电池充放电次数可超过10万次，使用寿命达到10年以上，钒电池可以几乎无限制地多次充放电，且不造成储能材料性能的衰减，钒电池可支持频繁大电流充放电，每天可实现充放电数百次，因此电池容量、持续时间、安全环保性、循环寿命等表现最佳的还是钒电池。

　　目前关于钒电池，政府层面与产业界以及学术界都有共识，认为钒电池最适合中国发展。首先中国钒矿资源丰富，拥有核心技术，通过自主创新，目前中国多家公司已掌握了世界的钒电池关键技术，相比其他储能电池，钒电池有着容量大、效率高、寿命长、响应速度快、可瞬间充电、安全性高、成本低等众多优点。

　　我国近年在中大型钒液流储能电池技术上进步迅速，已有多家国内企业包括北京普能、北京金能、大连融科、上海神力科技等生产的多种型号的液流储能电池产品进入市场示范运行，而且上海神力科技有限公司采用国产非氟高分子聚合物自主研发的钒电池离子交换膜，从材料到加工工艺都与杜邦的离子交换膜不同，具有以下优势：一是规模化生产成本可大幅度降低，为Nafion膜的50%；二是化学稳定性好，使用寿命长；三是阻钒离子渗透性能好；四是机械强度好；五是耐腐蚀能力强。

　　按照我国《新能源汽车产业发展规划》和近年来电池行业数据测算，钒电池所应用的风电储能设备和城市调峰储能设备市场规模将在11000亿元左右。因此，国家经济发展的大趋势又给钒电池产业带来了历史性机遇。

　　二、中大型钒液流储能电池是构建新能源、智能电网、电动汽车发展体系不可或缺的环节

　　中大型的钒液流储能系统可以适用于风电、光伏、风光互补发电，为新电源发电区、边防哨所、海岛、边远地区等离网用户提供电源，为数据中心、网络管理中心、通讯系统、企业服务器机房、工业制造、医院、社区等作不间断电源和备用电源。

　　目前在常规能源领域，新能源技术主要集中在风电、光伏、风光互补发电上。受国内市场消纳能力有限以及国外贸易壁垒的影响，光伏电产业在国内，产能急剧增加处于供过于求的状态，作为全球第四大光伏市场，美国对中国光伏企业启动“双反”（反倾销、反补贴）调查，中国光伏行业遭受严重打击。就风电行业而言，目前限电弃风不可避免，一个装机容量5万千瓦的风电场，年利用小时数本应在2500小时到2800小时，但目前的风电出力只有2100到2200小时，这样算下来一年就会损失500多小时出力，因此，解决光伏电产业内忧外患及风电量就地消纳和上网外送的关键是中大型钒液流储能系统。

　　对于智能电网，通过分配存储的电力来满足高峰时期的电力需求，可以增加输配电系统的容量及优化效率。随着人民生活水平的提高和产业结构的调整，我国电网峰谷差逐年增大。2010年全国发电设备容量为96219万千瓦，其中火电70663万千瓦，占73.4%；水电21340万千瓦，占22.2%；风电3107万千瓦；核电1082万千瓦。火电在发电中的调峰能力差，峰谷差的增加幅度远大于负荷的增长幅度。因此，在电网中引入中大型储能系统是实现智能电网平滑输出、调频调幅的迫切需求。

　　新能源电池汽车的发展正处于过渡阶段，混合动力、纯电动等电动汽车中车载电池的充电问题是大规模发展新能源电池汽车产业链的瓶颈之一，完善基础设施是电动汽车产业化的重要保障。我国城市多为高层住宅，解决充电问题必须在现有停车的路边、小区停车处、地下车库等夜间存放汽车的地方，安装智能充电柱，提供充电服务。而中大型的不间断液流储能电池可以实现智能充电功能。作为一种储能单元与电网进行双向电能转换，接入电网的电动汽车数量足够多时,作为分布式储能装置可以有效地用于削峰填谷、平衡负荷等。特别是在将来可能形成的可再生能源发电比例较高的微电网系统中,通过智能充电柱上电动汽车的合理充放电,可有效平衡可再生能源波动性,帮助电网有效接纳可再生能源发电。

　　三、发展中大型钒液流储能电池的政策建议

　　1、从关键技术、关键材料寻求发展突破

　　离子交换膜技术是钒液流储能电池的核心，离子交换膜技术则是首先需要取得突破的核心。钒电池国内目前除上海神力科技有限公司之外，均依赖美国杜邦公司提供，或采用类杜邦技术的再生、仿制隔膜。

　　政府在推动储能技术产业发展的政策制定上，应从关键技术、关键材料入手，加大具有自主知识产权的国内企业、研究机构的研发扶持力度，以及产业化能力建设的推动，为储能产业的规模化发展奠定国产化的基础。

　　2、鼓励储能技术示范应用，加快发展速度

　　政府对液流储能电池项目研发与示范支持、经费扶持力度和日美等国相比远远不够。政府应加大储能技术应用示范项目支持，特别是应该尽快出台推动液流储能电池技术应用的财政补贴支持政策，推动储能技术的产业化发展。

　　将储能技术与具有联动效应的风电、光伏电、智能电网、备用电源、应急电源、充电站等相关领域的政府支持研发、示范项目进行配套捆绑，加快液流储能电池技术与不同应用领域的合作示范运行，为未来钒电池在不同应用领域的大规模商业化应用奠定基础。

　　3、加快技术标准、技术规范制定，推动储能技术应用

　　对于风电和光伏电等新能源项目，政府可通过政策规定或标准规范要求液流储能电池技术的配套，减少并网时波动性对电网控制、管理的冲击。

　　政府应尽快制定相应的技术标准和管理规范，建立并网认证和检测制度，引导在风电、光伏发电系统中储能技术的应用，同时规定电网公司对满足并网规范的电能必须全额接收。这样既保障了电网的稳定运行，也利于风电、光伏发电的良性发展，同时也能促进储能产业加快发展。

　　4、从节能减排的国家战略角度理顺能源利用价格体系

　　政府应从节能减排的可持续发展战略，理顺能源价格体系，可以实施对使用非环保的化石能源应用增加资源税、环境保护税，对可再生能源产业给予税收及贷款优惠、进行财政补贴、实施峰谷电价、两部制电价和储能电价等不同的电价等优惠政策，加强储能技术研发和人才培养。（魏炳锋）

　　作者：魏炳锋