鋰電池?zé)o法滿足消費者需求 儲能技術(shù)開啟電動汽車新時代

時間:2015-07-15 14:46來源:中國證券報 作者:火凡
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  儲能技術(shù)廣義上來說可以分為儲熱與儲電,狹義上則是指通過一定的物理或化學(xué)手段將電能儲存起來,并在需要時釋放電能。隨著人類對能源需求的逐漸增加,傳統(tǒng)能源在儲量、環(huán)境污染、能源效率以及成本等方面的約束日益突顯。尋求能源替代,對新能源進(jìn)行研究和利用已經(jīng)成為全世界的共同主題,也是未來不可逆的能源發(fā)展趨勢。

  目前尋找新能源的主要路徑是將風(fēng)能、太陽能逐漸納入到電力系統(tǒng)中。與傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電相比,以風(fēng)能太陽能為基礎(chǔ)的可再生能源發(fā)電依賴于自然條件,具有波動性和間歇性的特點,大規(guī)模納入會對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來很大的沖擊。有專家認(rèn)為,對于風(fēng)力發(fā)電,如果裝機(jī)比重在系統(tǒng)比例10%以下,傳統(tǒng)技術(shù)可以基本保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定;當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)比例超過20%,就需要儲能手段來減少波動性與間歇性,避免對電網(wǎng)造成難以承受的沖擊。因此,儲能技術(shù)發(fā)展是可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)的必須條件。

  對于分布式可再生能源(風(fēng)電太陽能)來說,儲能技術(shù)更為重要。分布式能源主要指建在用戶端的能源供應(yīng)方式,可獨立運行或并網(wǎng)運行,按照用戶多種能源需求,采用需求應(yīng)對式設(shè)計的新型能源系統(tǒng)。這是可以將資源和環(huán)境效益最大化的分散式供能系統(tǒng)。由于可以降低輸送環(huán)節(jié)的損耗,因此可以提高能源利用效率。但是,同樣由于風(fēng)電太陽能的不穩(wěn)定性,儲能手段也是分布式可再生能源大規(guī)模發(fā)展的必要條件之一。有人認(rèn)為,至2050年人類的太陽能利用可以占總能源供應(yīng)的50%。如果沒有經(jīng)濟(jì)可行的儲能技術(shù),這個美好愿景難以想象。因此可以說,儲能技術(shù)可以真正的改變?nèi)祟惖哪茉垂⿷?yīng)。

  能源安全也是中國能源發(fā)展的一個重要目標(biāo)。中國目前石油進(jìn)口依存度已經(jīng)超過60%,而且未來還將繼續(xù)上升,石油價格的大幅度波動,除了影響整體經(jīng)濟(jì)運行,還會影響能源行業(yè)的健康發(fā)展。因此政府需要提前布局石油替代,降低對其他國家的能源依賴,減少國際油價波動對經(jīng)濟(jì)安全運行的影響;旌蟿恿图電動汽車被認(rèn)為是未來汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的主要方向,已經(jīng)成為世界汽車強(qiáng)國和主要汽車制造商發(fā)展重點,而儲能技術(shù)是電動汽車發(fā)展的主要約束。對于中國來說,電動汽車除了減少城市環(huán)境污染,電動車的普及可以替代石油,減少石油對外依存。

  近年來電動汽車和儲能技術(shù)進(jìn)步迅速,作為石油替代的可能性也越來越明顯。SONY公司在1992年研制出電池后,該技術(shù)在材料和制造工藝上有了很大發(fā)展,在發(fā)電系統(tǒng)及電動汽車領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。2014年世界儲能技術(shù)新增裝機(jī)中,鋰離子電池占比達(dá)到了71%。目前鋰電池技術(shù)仍無法滿足電動汽車的普及要求。首先,因為電池過大,一般電動汽車的重量都超過了體積相當(dāng)?shù)钠推,但是續(xù)航能力卻只有汽油汽車的一半。其次,在充電方面鋰離子電池也無法滿足消費需求,據(jù)估計,電動車想要實現(xiàn)商業(yè)化,電池密度至少達(dá)到250Wh/kg,但目前電動汽車鋰電池密度普遍不足100Wh/kg。最后是鋰電池目前成本過高,可以占到電動車成本的一半,直接導(dǎo)致了電動車在價格上難與傳統(tǒng)汽車競爭。

  今年4月特斯拉推出了Powerwall家用儲能電池,引起了業(yè)界的廣泛注意。Powerwall可以將電費低廉時儲存的電能在電費高昂時釋放,或是與可再生能源(太陽能風(fēng)電)配套使用,其經(jīng)濟(jì)性是能否大規(guī)模推廣的最重要標(biāo)準(zhǔn)。此次推出的Powerwall有7kwh和10kwh兩種容量,售價分別為3000美元和3500美元,且均有充電次數(shù)限制。由于Powerwall主要著眼于產(chǎn)品與太陽能發(fā)電系統(tǒng)配套使用,因而除電池外,用戶還要購買太陽能面板、逆變器等,整個系統(tǒng)成本據(jù)說在2萬美元以上。由于太陽能用戶可以將剩余電量出售給電網(wǎng),因此削弱了Powerwall的經(jīng)濟(jì)性。目前美國安裝儲能電池總價約為1.28億美元,多數(shù)集中在事業(yè)機(jī)構(gòu),家庭安裝僅為1%。有機(jī)構(gòu)分析,特斯拉需要將銷售價格下調(diào)75%左右。特斯拉正與松下合作建造大型的電池工廠,有望在不久的未來使成本降低約30%。如果油價持續(xù)低迷,Powerwall的成本的確需要有更多的下降空間。

  一直以來,世界各國都很重視大容量儲能技術(shù)的研發(fā)與運用。目前美國已投運的儲能項目為95個,裝機(jī)規(guī)模超過357MW。日本裝機(jī)規(guī)模約為310MW,列第二位。2014年美國的新增裝機(jī)規(guī)模為34.4MW,中國和歐洲分列二、三位,裝機(jī)規(guī)模分別為31MW和27.7MW。大容量儲能技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化的只有鈉硫電池和液流電池。比如,鈉硫電池有較高的儲能密度,效率大約在80%左右,充放電次數(shù)可以達(dá)到6000次以上。日本京瓷公司所研制的鈉硫電池儲能系統(tǒng)已有100多套投入運營中,容量已超過100MW。目前大容量儲能中鈉硫電池裝機(jī)比重最大,達(dá)到了40%,但鈉硫電池的高成本是制約其發(fā)展的重要因素。

  儲能技術(shù)作為新能源發(fā)展和電動汽車的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其技術(shù)突破將改變整個世界的能源格局?梢哉f,儲能技術(shù)是開啟新能源時代的鑰匙,一旦儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行,將為人類打開一扇通往新能源時代的門。對于中國而言,電動汽車、儲能技術(shù)和風(fēng)電、太陽能的有效結(jié)合,除了清潔發(fā)展,還可以形成對石油的有效替代,保障能源安全,因此政府應(yīng)該重視儲能技術(shù)的發(fā)展。對于傳統(tǒng)的能源企業(yè),尤其需要重視儲能技術(shù)的發(fā)展,利益所在,其重要性不言而喻。 

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