鋰電池不行 儲能技術開啟電動汽車新時代
日期：2024-11-25 06:38:03 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：611儲能技術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，傳統能源在儲量、環境污染、能源效率以及成本等方面的約束日益突顯。尋求能源替代，對新能源進行研究和利用已經成為全世界的共同主題，也是未來不可逆的能源發展趨勢。
目前尋找新能源的主要路徑是將風能、太陽能逐漸納入到電力系統中。與傳統的化石能源發電相比，以風能太陽能為基礎的可再生能源發電依賴于自然條件，具有波動性和間歇性的特點，大規模納入會對電網的安全穩定帶來很大的沖擊。有專家認為，對于風力發電，如果裝機比重在系統比例10%以下，傳統技術可以基本保障電網的安全穩定;當風電裝機比例超過20%，就需要儲能手段來減少波動性與間歇性，避免對電網造成難以承受的沖擊。因此，儲能技術發展是可再生能源發電大規模并網的必須條件。
對于分布式可再生能源(風電太陽能)來說，儲能技術更為重要。分布式能源主要指建在用戶端的能源供應方式，可獨立運行或并網運行，按照用戶多種能源需求，采用需求應對式設計的新型能源系統。這是可以將資源和環境效益最大化的分散式供能系統。由于可以降低輸送環節的損耗，因此可以提高能源利用效率。但是，同樣由于風電太陽能的不穩定性，儲能手段也是分布式可再生能源大規模發展的必要條件之一。有人認為，至2050年人類的太陽能利用可以占總能源供應的50%。如果沒有經濟可行的儲能技術，這個美好愿景難以想象。因此可以說，儲能技術可以真正的改變人類的能源供應。
能源安全也是中國能源發展的一個重要目標。中國目前石油進口依存度已經超過60%，而且未來還將繼續上升，石油價格的大幅度波動，除了影響整體經濟運行，還會影響能源行業的健康發展。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濟安全運行的影響。混合動力和純電動汽車被認為是未來汽車行業轉型發展的主要方向，已經成為世界汽車強國和主要汽車制造商發展重點，而儲能技術是電動汽車發展的主要約束。對于中國來說，電動汽車除了減少城市環境污染，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進步迅速，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，該技術在材料和制造工藝上有了很大發展，在發電系統及電動汽車領域有非常廣泛的應用。2014年世界儲能技術新增裝機中，鋰離子電池占比達到了71%。目前鋰電池技術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的汽油汽車，但是續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，據估計，電動車想要實現商業化，電池密度至少達到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，直接導致了電動車在價格上難與傳統汽車競爭。
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(太陽能風電)配套使用，其經濟性是能否大規模推廣的最重要標準。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，且均有充電次數限制。由于Powerwall主要著眼于產品與太陽能發電系統配套使用，因而除電池外，用戶還要購買太陽能面板、逆變器等，整個系統成本據說在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，因此削弱了Powerwall的經濟性。目前美國安裝儲能電池總價約為1.28億美元，多數集中在事業機構，家庭安裝僅為1%。有機構分析，特斯拉需要將銷售價格下調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的研發與運用。目前美國已投運的儲能項目為95個，裝機規模超過357MW。日本裝機規模約為310MW，列第二位。2014年美國的新增裝機規模為34.4MW，中國和歐洲分列二、三位，裝機規模分別為31MW和27.7MW。大容量儲能技術實現商業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，充放電次數可以達到6000次以上。日本京瓷公司所研制的鈉硫電池儲能系統已有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比重最大，達到了40%，但鈉硫電池的高成本是制約其發展的重要因素。
儲能技術作為新能源發展和電動汽車的關鍵環節，其技術突破將改變整個世界的能源格局。可以說，儲能技術是開啟新能源時代的鑰匙，一旦儲能技術經濟可行，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、儲能技術和風電、太陽能的有效結合，除了清潔發展，還可以形成對石油的有效替代，保障能源安全，因此政府應該重視儲能技術的發展。對于傳統的能源企業，尤其需要重視儲能技術的發展，利益所在，其重要性不言而喻。