電池儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性、安全性、污染問題如果不能得到妥善解決，一味地去發(fā)展，必然帶來更難收場的災(zāi)難性后果。

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電網(wǎng)正在向一個(gè)高度綠色的未來邁進(jìn)，其背后是傳統(tǒng)化石能源向低碳綠色能源的全面轉(zhuǎn)型，這聽起來很美好，但現(xiàn)實(shí)很殘酷。

“傳統(tǒng)能源經(jīng)濟(jì)徹底轉(zhuǎn)型為綠色能源，并不像把幾個(gè)人送上月球那么簡單，其難度就好像把全體人類永久性送到月球上居住。”美國曼哈頓研究所高級研究員馬克•米爾斯說道。

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電池儲(chǔ)能的真相

比爾•蓋茨說，“當(dāng)涉及到理解能源現(xiàn)實(shí)時(shí)，我們需要用算術(shù)來搞懂這個(gè)問題。”

日前，馬克•米爾斯在其最新發(fā)布的一篇名為《新能源經(jīng)濟(jì)：一種神奇思維的實(shí)踐》的報(bào)告中就用數(shù)字指出了新能源產(chǎn)業(yè)令人難以接受的41個(gè)事實(shí)。其中包括關(guān)于電池儲(chǔ)能的幾個(gè)論斷：

“電池不存在像數(shù)字技術(shù)那樣的10倍速率改進(jìn)：一磅石油的最大理論能量比一磅性能最佳的電池化學(xué)品的最大理論能量高出150%。”

“中國大陸在全球電池生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，其電網(wǎng)70%的燃料為煤炭：使用這些電池的電動(dòng)汽車產(chǎn)生的二氧化碳，將超過更換燃油發(fā)動(dòng)機(jī)所節(jié)省的二氧化碳。”

“一個(gè)以電池為中心的電網(wǎng)和汽車世界意味著要開采更多地球資源來獲取鋰、銅、鎳、石墨、稀土、鈷等稀有金屬，在此過程中耗費(fèi)的能源等同于數(shù)百萬噸石油和煤炭。”

……該報(bào)告還對未來電網(wǎng)的隱形成本給出了預(yù)測。在此基礎(chǔ)上，馬克•米爾斯給出了一個(gè)結(jié)論，“電池不能拯救電網(wǎng)。”

要生產(chǎn)足夠儲(chǔ)存2天美國電力需求的電池，這家全球最大電池廠需要生產(chǎn)1000年。

馬克•米爾斯沒有在報(bào)告中提及的還有儲(chǔ)能電池的安全性和環(huán)境污染問題。

2019年10月21日，韓國慶尚南道河?xùn)|郡的一處配備儲(chǔ)能系統(tǒng)的光伏電站發(fā)生火災(zāi)。如果從2017年8月在韓國高昌發(fā)生的第一次火災(zāi)算起，截至目前，韓國已經(jīng)發(fā)生了27起儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)事故。

2019年4月19日，美國亞利桑那州發(fā)生電池儲(chǔ)能項(xiàng)目爆炸，直接導(dǎo)致4名消防員受傷，其中兩名重傷。而這也并非美國第一起儲(chǔ)能系統(tǒng)安全事故。

我國的儲(chǔ)能安全事故亦不乏公開報(bào)道信息，2018年，我國的江蘇鎮(zhèn)江揚(yáng)中一磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目燒毀。2019年5月，北京某酒店布置的用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)生火災(zāi)，而該項(xiàng)目于2017年9月投運(yùn)至發(fā)生事故不到兩年。

再來談一下污染問題。

“一節(jié)鈕扣電池能污染60萬升水，一節(jié)一號(hào)電池爛在地里，能使一平方米的土地失去利用價(jià)值。”這些驚人的數(shù)字經(jīng)常出現(xiàn)在我國對公民的環(huán)保教育宣傳媒介上。

但在以鋰電池為代表的電池儲(chǔ)能被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車和新能源領(lǐng)域的今天，對這些大規(guī)模電池的使用很可能造成的環(huán)境污染問題，大多數(shù)人卻選擇了視而不見。

盡管儲(chǔ)能領(lǐng)域主流的鋰電池不含廣受詬病的鉛、鎘等重金屬，除了鋰，它的電解液中，仍然有鎳、鈷、錳等重金屬，其電解液，含氟有機(jī)物也有污染。除了在生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)極易造成環(huán)境污染外，其報(bào)廢后的污染問題更是難以解決。即便采取嚴(yán)格的回收再處理方案，也必然將帶來高昂的經(jīng)濟(jì)支出。

作為電池業(yè)內(nèi)人士，國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新工程專家組組長王秉剛也坦承，與相對環(huán)保的生產(chǎn)環(huán)節(jié)不同，后期的電池處理“一旦處理不好，有可能是一場新的環(huán)保災(zāi)難。”

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綠色電網(wǎng)的未來

在可再生能源開始迎來平價(jià)上網(wǎng)的當(dāng)下，其不連續(xù)不穩(wěn)定的缺陷決定了電力系統(tǒng)必須重視靈活調(diào)節(jié)電源的協(xié)同發(fā)展。

與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，未來的電網(wǎng)要真正轉(zhuǎn)身為綠色電網(wǎng)，必然需要肩負(fù)起調(diào)峰、調(diào)頻、提高供電可靠性和改善電能質(zhì)量等重任。

“為了保障安全和可靠性，美國對碳?xì)浠衔餆o論何時(shí)都有平均2個(gè)月的儲(chǔ)存需求。今天在美國，所有實(shí)用尺度的電池加上100萬輛電動(dòng)汽車的全部電池，僅能滿足全美2小時(shí)電力需求。”上述報(bào)告說道。

電池儲(chǔ)能技術(shù)可以為電網(wǎng)擔(dān)此重任嗎？理論上可以，但現(xiàn)實(shí)是不可行的。電池儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性、安全性、污染問題如果不能得到妥善解決，一味地去發(fā)展，必然帶來更難收場的災(zāi)難性后果。

那么，誰能堪當(dāng)綠色電網(wǎng)的調(diào)節(jié)重任？以推進(jìn)人類的綠色能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型更快實(shí)現(xiàn)？

采用煤電、燃?xì)獾葌鹘y(tǒng)能源擔(dān)當(dāng)綠色電網(wǎng)的調(diào)節(jié)電源將在較長一段時(shí)期內(nèi)占據(jù)主流，但并不符合構(gòu)建純綠色電網(wǎng)的初衷。

這個(gè)時(shí)候，我們需要尋求一種純綠色的、可調(diào)節(jié)的靈活電源。

在當(dāng)前的能源品類中，太陽能熱發(fā)電穩(wěn)定、可調(diào)的技術(shù)特點(diǎn)，決定了其很可能是未來取代燃?xì)獍l(fā)電甚至煤電，成為穩(wěn)定清潔的調(diào)節(jié)電源的最佳選擇，這也是目前唯一的純綠色的可調(diào)的可再生電源。

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一個(gè)值得嘗試的方案

光熱發(fā)電調(diào)節(jié)優(yōu)勢的核心在于其廉價(jià)、安全、環(huán)保的熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)。浙江中控太陽能技術(shù)有限公司董事長金建祥在2019年中國光熱發(fā)電市場形勢與應(yīng)對策略峰會(huì)上曾表示，與電池儲(chǔ)能相比，當(dāng)前光熱電站采用的熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)勢比較明顯。

首先，熔鹽儲(chǔ)熱的成本非常低，其成本只有電池儲(chǔ)能成本的十分之一到三十分之一。根據(jù)最新的研究成果，采用鋰電池的度電儲(chǔ)存成本大致為0.45-0.65元/kWh，采用熔鹽的度電儲(chǔ)存成本僅為0.035-0.05元/kWh。

其次，熔鹽儲(chǔ)能的效率非常高，損耗很低。再者，熔鹽儲(chǔ)能可以實(shí)現(xiàn)長達(dá)30年的長周期使用壽命而中途無需更換，而電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的壽命要低于一個(gè)數(shù)量級。最后，熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性和環(huán)境友好性更是電池儲(chǔ)能所無法抗衡的。

電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院的研究亦表明，光熱發(fā)電有電力輸出穩(wěn)定、可靠、調(diào)節(jié)靈活的特性，可以提供可靠的電力保障，即100%參與電力平衡，不需要電力系統(tǒng)額外配套建設(shè)儲(chǔ)能電站。

光熱發(fā)電與光伏發(fā)電相比，在同容量裝機(jī)規(guī)模下，光熱發(fā)電的年發(fā)電量約是光伏發(fā)電的2.5倍；光伏發(fā)電要提供可靠的電力，必須配置儲(chǔ)能6小時(shí)以上的儲(chǔ)能電站；在年發(fā)電量相同的情況下，光伏發(fā)電+電池儲(chǔ)能電站的上網(wǎng)電價(jià)是光熱上網(wǎng)電價(jià)的1.18倍。

在此基礎(chǔ)上，要構(gòu)建一個(gè)綠色的、高比例可再生能源的未來電網(wǎng)，一個(gè)值得嘗試的方案是：將光伏和風(fēng)電等不可調(diào)節(jié)的綠色能源與可調(diào)節(jié)的光熱發(fā)電同步規(guī)劃開發(fā)，通過光熱電站的調(diào)節(jié)性能實(shí)現(xiàn)光伏風(fēng)電的高比例上網(wǎng)，以充分釋放光伏風(fēng)電的低成本優(yōu)勢，充分發(fā)揮光熱電站的可調(diào)特性。

在能源轉(zhuǎn)型的征程上，推行這個(gè)方案所付出的代價(jià)與其很可能帶來的成果相比，微乎其微。

有識(shí)之士已經(jīng)邁出了第一步，已經(jīng)建成的魯能海西格爾木多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程即是一個(gè)集成了200MW光伏項(xiàng)目、400MW風(fēng)電項(xiàng)目、50MW光熱項(xiàng)目及50MW電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的混合電站，該電站的示范效益對未來新能源的開發(fā)規(guī)劃具有很大的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。