作為人類(lèi)文明進(jìn)步的重要支柱——能源，與人類(lèi)生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，進(jìn)入21世紀(jì)，關(guān)于能源話(huà)題的討論更是有增無(wú)減，將創(chuàng)能、儲(chǔ)能、節(jié)能融于一體的能源管理也應(yīng)運(yùn)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(jìn)步的確是令人側(cè)目不已，但作為中間環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能也同樣舉足輕重。
蓄電池與人類(lèi)生活息息相關(guān)
儲(chǔ)能的表現(xiàn)方式多種多樣，而在日常生活中，最常見(jiàn)的就要首推蓄電池，這個(gè)幾乎與電同一時(shí)期的重大發(fā)明。1799年，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，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(xiàn)中有電流通過(guò)。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(lái)，用手觸摸兩端時(shí)，會(huì)感到強(qiáng)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(gè)電池──“伏特電堆”。這個(gè)“伏特電堆”實(shí)際上就是串聯(lián)的電池組。它成為早期電學(xué)實(shí)驗(yàn)，電報(bào)機(jī)的電力來(lái)源。
時(shí)光荏苒，伴隨著蓄電池技術(shù)的不斷進(jìn)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(jī)、照相機(jī)、各種遙控器、剔須刀等，大到醫(yī)院、賓館、超市、電話(huà)交換機(jī)等場(chǎng)合的應(yīng)急電源，電動(dòng)工具、輪椅車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電站用電池，還有可以滿(mǎn)足各種特殊要求的專(zhuān)用電池等。蓄電池已經(jīng)成為人類(lèi)社會(huì)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(guò)了鉛酸電池、鎳鎘電池等階段，在這一過(guò)程中，由于不可避免的“記憶效應(yīng)”問(wèn)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(shí)，具有高密度、無(wú)“記憶效應(yīng)”、轉(zhuǎn)換效率高、重量輕、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)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(dòng)力車(chē)用鎳氫蓄電池的兩倍。在鋰離子電池的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步發(fā)展出多種鋰聚合物電池。
大型儲(chǔ)能研發(fā)大勢(shì)所趨
進(jìn)入21世紀(jì)，尤其是最近兩三年，隨著新能源動(dòng)力的走紅，因儲(chǔ)能技術(shù)與電力、交通及新能源產(chǎn)業(yè)等密切聯(lián)系，對(duì)其關(guān)注度也是水漲船高。
無(wú)論是太陽(yáng)能發(fā)電還是風(fēng)力發(fā)電，可再生能源的開(kāi)發(fā)利用呈不斷擴(kuò)大之勢(shì)。欣喜之余，問(wèn)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(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題成為可再生能源發(fā)展的瓶頸。雖說(shuō)鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但多用于手機(jī)、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(yáng)能發(fā)電的蓄電池還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。據(jù)介紹，家用蓄電池的容量大約需要5千瓦時(shí)，相當(dāng)于手機(jī)鋰離子電池的1700倍。
中國(guó)科學(xué)院院士何祚庥也曾表示，太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中存在能量貢獻(xiàn)不均的問(wèn)題，如有太陽(yáng)照射有能，無(wú)太陽(yáng)照射無(wú)能，有風(fēng)有能，無(wú)風(fēng)無(wú)能。而解決這一問(wèn)題的最好辦法，就是用蓄電池把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)。他還進(jìn)一步講到，美國(guó)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(gè)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(dòng)車(chē)。
在這一背景下，儲(chǔ)能技術(shù)，尤其是大型蓄電池的研發(fā)被認(rèn)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(guó)家提上議程，如美國(guó)已向先進(jìn)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(jì)數(shù)據(jù)表明，日美歐研究智能電網(wǎng)的投資到2030年累計(jì)將達(dá)12510億美元，其中用于蓄電池的開(kāi)發(fā)費(fèi)用約占60%。日本國(guó)內(nèi)在這方面的投資到2020年累計(jì)將達(dá)5萬(wàn)億日元（約合620億美元）。
中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)交流中心智能電網(wǎng)研究組組長(zhǎng)、國(guó)際智能電網(wǎng)聯(lián)盟理事會(huì)理事武建東也對(duì)本報(bào)記者表示：“儲(chǔ)能是多種能量智能轉(zhuǎn)化的體系，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，是清潔能源發(fā)展的加速器和決定機(jī)制。未來(lái)的儲(chǔ)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(jiǎn)單蓄能；一種是以超導(dǎo)儲(chǔ)能為核心的高密度儲(chǔ)能。”
大型蓄電池正在路上
大規(guī)模儲(chǔ)能最近已成為清潔能源投資的焦點(diǎn)，很多企業(yè)開(kāi)始積極投身于儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)浪潮，將開(kāi)發(fā)出的蓄電池再進(jìn)行連接，以變成更大的蓄電池，用于住宅、商店、工廠(chǎng)等建筑，調(diào)節(jié)用電峰谷、為電動(dòng)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(gè)組合蓄電池連接起來(lái)，成功制成蓄電容量為132千瓦時(shí)的大型蓄電池。
三洋電機(jī)于3個(gè)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(kù)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(jí)別的1.5兆瓦時(shí)大型鋰電池系統(tǒng)，并安裝了1000臺(tái)由312支18650型鋰離子電池組成的蓄電模組。對(duì)于這一大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用，三洋電機(jī)株式會(huì)社中國(guó)地區(qū)銷(xiāo)售統(tǒng)括負(fù)責(zé)人中村五男對(duì)本報(bào)記者表示：“繼太陽(yáng)能電池、民用二次電池、環(huán)保車(chē)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(shí)意義。隨著這一示范項(xiàng)目的普及，三洋電機(jī)將幫助電力公司存儲(chǔ)波動(dòng)帶來(lái)的峰值電力，平衡發(fā)電負(fù)荷，在對(duì)可再生能源依賴(lài)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(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益不可低估。同時(shí)，也將為新能源的推廣使用打下良好基礎(chǔ)。”
盡管，目前來(lái)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(shí)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(chǔ)能技術(shù)大發(fā)展仍需時(shí)日，但是一旦取得歷史性突破，必將帶來(lái)電力系統(tǒng)的革命性變化。
