作為人類文明進步的重要支柱——能源，與人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，進入21世紀，關(guān)于能源話題的討論更是有增無減，將創(chuàng)能、儲能、節(jié)能融于一體的能源管理也應(yīng)運而生，并伴隨可再生能源、智能電網(wǎng)的發(fā)展而日趨走紅。創(chuàng)造能源、節(jié)約能源的各種奇思妙想、科技進步的確是令人側(cè)目不已，但作為中間環(huán)節(jié)的儲能也同樣舉足輕重。
蓄電池與人類生活息息相關(guān)
儲能的表現(xiàn)方式多種多樣，而在日常生活中，最常見的就要首推蓄電池，這個幾乎與電同一時期的重大發(fā)明。1799年，一個偶然的機會，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里，發(fā)現(xiàn)連接兩塊金屬的導(dǎo)線中有電流通過。于是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來，用手觸摸兩端時，會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功地制成了世界上第一個電池──“伏特電堆”。這個“伏特電堆”實際上就是串聯(lián)的電池組。它成為早期電學(xué)實驗，電報機的電力來源。
時光荏苒，伴隨著蓄電池技術(shù)的不斷進步，變換了各種形態(tài)的蓄電池已經(jīng)深入到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫〉诫娮颖?、手機、照相機、各種遙控器、剔須刀等，大到醫(yī)院、賓館、超市、電話交換機等場合的應(yīng)急電源，電動工具、輪椅車、電動汽車、風(fēng)力發(fā)電站用電池，還有可以滿足各種特殊要求的專用電池等。蓄電池已經(jīng)成為人類社會必不可少的便捷能源。
在數(shù)百年的發(fā)展歷程中，蓄電池走過了鉛酸電池、鎳鎘電池等階段，在這一過程中，由于不可避免的“記憶效應(yīng)”問題、能量密度較低以及環(huán)保方面的考慮，上述電池的發(fā)展受到制約。與此同時，具有高密度、無“記憶效應(yīng)”、轉(zhuǎn)換效率高、重量輕、壽命長、無污染等優(yōu)點的鋰離子電池脫穎而出。鋰離子電池是電極使用鋰材料的充電電池，蓄電能力是鉛酸電池的3至4倍，是混合動力車用鎳氫蓄電池的兩倍。在鋰離子電池的基礎(chǔ)上，又進一步發(fā)展出多種鋰聚合物電池。
大型儲能研發(fā)大勢所趨
進入21世紀，尤其是最近兩三年，隨著新能源動力的走紅，因儲能技術(shù)與電力、交通及新能源產(chǎn)業(yè)等密切聯(lián)系，對其關(guān)注度也是水漲船高。
無論是太陽能發(fā)電還是風(fēng)力發(fā)電，可再生能源的開發(fā)利用呈不斷擴大之勢。欣喜之余，問題緊接而至：受到自然條件限制，轉(zhuǎn)換效率低、輸出穩(wěn)定性差和電力浪費嚴重等問題成為可再生能源發(fā)展的瓶頸。雖說鋰電池在儲能領(lǐng)域有了長足的進步，但多用于手機、筆記本電腦等攜帶裝置，使用的鋰離子電池蓄電量還很小，若作為太陽能發(fā)電的蓄電池還遠遠不夠。據(jù)介紹，家用蓄電池的容量大約需要5千瓦時，相當于手機鋰離子電池的1700倍。
中國科學(xué)院院士何祚庥也曾表示，太陽能、風(fēng)力發(fā)電過程中存在能量貢獻不均的問題，如有太陽照射有能，無太陽照射無能，有風(fēng)有能，無風(fēng)無能。而解決這一問題的最好辦法，就是用蓄電池把能量儲存起來。他還進一步講到，美國目前正在建設(shè)的、協(xié)調(diào)供需的智能電網(wǎng)，其題中應(yīng)有之意就是要有一個很大的蓄電池體系——大力發(fā)展鋰離子電池且大力發(fā)展以鋰離子蓄電池為基礎(chǔ)的電動車。
在這一背景下，儲能技術(shù)，尤其是大型蓄電池的研發(fā)被認為是最有發(fā)展?jié)摿涂臻g的新興產(chǎn)業(yè)之一，并被很多國家提上議程，如美國已向先進電池制造領(lǐng)域提供20億美元的支持。
野村證券金融研究所的有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，日美歐研究智能電網(wǎng)的投資到2030年累計將達12510億美元，其中用于蓄電池的開發(fā)費用約占60%。日本國內(nèi)在這方面的投資到2020年累計將達5萬億日元（約合620億美元）。
中國國際經(jīng)濟交流中心智能電網(wǎng)研究組組長、國際智能電網(wǎng)聯(lián)盟理事會理事武建東也對本報記者表示：“儲能是多種能量智能轉(zhuǎn)化的體系，具有重要的現(xiàn)實意義，是清潔能源發(fā)展的加速器和決定機制。未來的儲能體系將是一種全新、優(yōu)化的模式，一種是蓄電池為基礎(chǔ)的簡單蓄能；一種是以超導(dǎo)儲能為核心的高密度儲能。”
大型蓄電池正在路上
大規(guī)模儲能最近已成為清潔能源投資的焦點，很多企業(yè)開始積極投身于儲能技術(shù)研發(fā)浪潮，將開發(fā)出的蓄電池再進行連接，以變成更大的蓄電池，用于住宅、商店、工廠等建筑，調(diào)節(jié)用電峰谷、為電動交通工具充電等。如三菱重工業(yè)公司和九州電力公司把448個組合蓄電池連接起來，成功制成蓄電容量為132千瓦時的大型蓄電池。
三洋電機于3個月前成立了大型蓄電池事業(yè)部，在加西事務(wù)所（日本兵庫縣加西市）建成“加西綠色能源工業(yè)園區(qū)”，導(dǎo)入全球超大級別的1.5兆瓦時大型鋰電池系統(tǒng)，并安裝了1000臺由312支18650型鋰離子電池組成的蓄電模組。對于這一大型儲能系統(tǒng)的作用，三洋電機株式會社中國地區(qū)銷售統(tǒng)括負責(zé)人中村五男對本報記者表示：“繼太陽能電池、民用二次電池、環(huán)保車輛用二次電池之后，大型蓄電池的研發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。隨著這一示范項目的普及，三洋電機將幫助電力公司存儲波動帶來的峰值電力，平衡發(fā)電負荷，在對可再生能源依賴度較高的未聯(lián)網(wǎng)地區(qū)，三洋大型蓄電系統(tǒng)也能大大提升發(fā)電效率，帶來的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益不可低估。同時，也將為新能源的推廣使用打下良好基礎(chǔ)。”
盡管，目前來看鋰離子電池表現(xiàn)不俗，但是如何將鋰離子電池容量和體積做大的同時又能夠使電池電化學(xué)性能和安全性能得到保障，仍需不斷探索。大型蓄電池的研發(fā)尚處在襁褓之中，儲能技術(shù)大發(fā)展仍需時日，但是一旦取得歷史性突破，必將帶來電力系統(tǒng)的革命性變化。
