鋰電池不行 儲能技術(shù)開啟電動汽車新時(shí)代
日期：2024-10-16 04:42:26 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：610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(shí)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(diǎn)，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(dú)立運(yùn)行或并網(wǎng)運(yùn)行，按照用戶多種能源需求，采用需求應(yīng)對式設(shè)計(jì)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(jià)格的大幅度波動，除了影響整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jià)波動對經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的影響。混合動力和純電動汽車被認(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(diǎn)，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年研制出鋰電池后，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?yàn)殡姵剡^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(fèi)需求，據(jù)估計(jì)，電動車想要實(shí)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(jià)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(fèi)低廉時(shí)儲存的電能在電費(fèi)高昂時(shí)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(jià)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(jià)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(jià)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(jià)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(yùn)用。目前美國已投運(yùn)的儲能項(xiàng)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(shí)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(yùn)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(shí)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(shí)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。