風(fēng)能和太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電力都必須在產(chǎn)生后盡快使用，在全球大力發(fā)展可再生能源的今天，儲能設(shè)備的研發(fā)和推廣顯得越發(fā)重要了。
在今年兩會上，全國政協(xié)委員胡里清呼吁，新能源產(chǎn)業(yè)要加大儲能技術(shù)開發(fā)。他表示，在風(fēng)電和光伏發(fā)電等領(lǐng)域，由于缺少化學(xué)大容量儲能電池等儲能技術(shù)支持，我國的新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度受到嚴重制約。他還建議，需要從國家層面加強對化學(xué)大容量儲能電池等儲能關(guān)鍵技術(shù)的支持力度。這既可解決風(fēng)能、太陽能發(fā)電的隨機性、波動性問題，穩(wěn)定可靠地并入電網(wǎng)，又可與風(fēng)電、光伏電組成離網(wǎng)綠色電力系統(tǒng)，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供關(guān)鍵技術(shù)。
無獨有偶，全國政協(xié)委員、上海市工商聯(lián)副主席段祺華也表示，當前為風(fēng)電等可再生能源配置的火力發(fā)電廠和抽水蓄能電站都存在諸多局限性。為風(fēng)能等可再生能源配裝合適的大容量電池儲能系統(tǒng)才是解決我國目前風(fēng)能發(fā)電無法并網(wǎng)瓶頸問題的最有效途徑。他還建議，要積極引進國外先進的鈉硫儲能電池技術(shù)，這樣一方面滿足國內(nèi)可再生能源電力的配裝需求，另一方面可以消化吸收先進技術(shù)，爭取早日實現(xiàn)自主化。
國外的儲能技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到什么階段？本文將為讀者介紹一下美國太平洋西北國家實驗室最近對電化學(xué)儲能系統(tǒng)做出的全面評估的結(jié)果。
美國西北太平洋國家實驗室隸屬美國能源部，是化工、能源、環(huán)境領(lǐng)域的國際著名研究機構(gòu)。該實驗室的研究人員指出，未來能夠承擔起儲存可再生能源發(fā)電并將電力傳輸?shù)诫娋W(wǎng)上的電池必須是可靠、耐用和安全的，而電池的價格能否被使用者接受也是決定其市場規(guī)模的關(guān)鍵。
西北太平洋國家實驗室的研究人員對比并評價了4種電化學(xué)儲能電池，它們分別是全釩氧化還原液流電池，鈉酸儲能電池、鋰離子電池和鉛碳電池。研究人員注意到，以上4種電池都有被大規(guī)模發(fā)展的潛力，同時也存在各自的問題。
全釩氧化還原液流電池
全釩氧化還原液流電池通過不同價態(tài)的釩離子相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)電能的儲存與釋放。充電時，通過對全釩氧化還原液流電池的充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在不同價態(tài)的釩離子中；當發(fā)電裝置不能滿足額定輸出功率時，液流電池開始放電，把儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
據(jù)研究，全釩氧化還原液流電池的充、放電性能好，能夠進行大功率的充電和放電。這種電池，選址自由度大、占地少，可以很好地把太陽能和風(fēng)能融入到住宅或者工業(yè)場所中。
鈉硫儲能電池
鈉硫儲能電池通常被建在一個管狀設(shè)計中，并結(jié)合鈉硫等元素，鈉與硫會通過化學(xué)反應(yīng)將電能儲存起來，當電網(wǎng)需要更多電能時，它又會將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能釋放出去。
這種電池的優(yōu)點之一是單位質(zhì)量或單位體積所具有的有效電能量高。可以在短時間內(nèi)釋放大量能量，是為車輛和其他應(yīng)用工具供能的良好選項。這種電池的缺點就是材料的成本高，另一個擔心是，這種電池運行時的溫度很高，運行的可靠性曾受到質(zhì)疑。
西北太平洋國家實驗室的研究人員稱，通過改良電池的形狀能夠提高電池的能效并降低電池運行時的溫度。實際上，這個實驗室正在同一家美國電池公司聯(lián)合研究對這種電池的改進方法。
鋰離子電池
鋰離子電池是我們最常見的電化學(xué)儲能電池，我們手機、筆記本電腦的電池多為鋰離子電池。這種充電電池主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。高能效和電力容量上的優(yōu)越性也讓鋰離子電池的市場擴大到交通領(lǐng)域，現(xiàn)在許多電動車也選用這種電池作為動力。
小型鋰電池的研發(fā)和推廣已經(jīng)非常成功，但是，鋰電池的大型化卻是困難重重，面臨造價高、運行溫度高和易短路等問題。
雖然在鋰離子電池的研發(fā)方面已經(jīng)取得了實質(zhì)性進展，但是還需要很多工作來延長電池的使用壽命，還要提高電池使用時的安全性并降低材料成本。
鉛碳電池
鉛碳電池是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進出來的技術(shù)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，增加一點碳，能夠顯著提高鉛酸電池的壽命。研究人員稱，作為太陽能和風(fēng)能儲能的后備選項，鉛酸電池能量密集度高，是個不錯的選擇。
但是，這種電池的推廣也面臨著成本問題。這類電池的成本費用依然維持在每千瓦小時500美元，而研究人員認為，需要降低成本至每千瓦小時150-200美元才可行。
研究人員的結(jié)論是，對這幾種電池技術(shù)的進一步研究都至關(guān)重要，在材料、設(shè)計和工程系統(tǒng)上的改進和成本上的降低都是很必要的。
