當下，儲能發(fā)展勢頭強勁。記者注意到，在各大儲能產業(yè)的峰會、論壇之上，“拐點將至”“漸露春意”“蓄勢待發(fā)”等成為業(yè)內人士描繪儲能態(tài)勢的高頻詞匯，足見其前景之廣闊。
今年3月，國家能源局印發(fā)《關于促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見(征求意見稿)》(以下簡稱《指導意見》)，首次明確了儲能的戰(zhàn)略定位。《指導意見》顯示，近年來，我國儲能呈現(xiàn)多元發(fā)展的良好態(tài)勢。抽水蓄能發(fā)展迅速;壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超導儲能、超級電容、鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等儲能技術研發(fā)應用加速;儲熱、儲冷、儲氫技術也取得了一定進展。我國儲能技術總體上已經(jīng)初步具備了產業(yè)化的基礎。
儲能是推動主體能源由化石能源向可再生能源更替的關鍵技術;是構建能源互聯(lián)網(wǎng)、促進能源新業(yè)態(tài)發(fā)展的核心基礎;是提升傳統(tǒng)電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟性和安全性的重要手段。有鑒于此，我國在“十二五”期間著力推進了儲能技術裝備研發(fā)示范，并取得了不俗的成績。
采用國產智能模塊的燃料電池多能源儲能系統(tǒng)問世
電力電子智能模塊以其高電能變換效率、高可靠性、控制性能好等突出優(yōu)點，成為電力電子裝置及系統(tǒng)的核心元件，廣泛應用于新能源發(fā)電、工業(yè)自動化和節(jié)能、航空航天和國防等領域。大功率儲能系統(tǒng)是應對突發(fā)性災害提供不間斷電源的關鍵技術，是我國重大工程可靠供電的關鍵基礎設施，其具有可靠性要求高、節(jié)能環(huán)保要求高等特點，是制約我國數(shù)據(jù)中心、精密制造、核電等發(fā)展的重要瓶頸。
8月28日，記者從科技部獲悉，“十二五”國家“863計劃”先進能源技術領域“采用國產智能模塊的儲能系統(tǒng)電力電子關鍵技術研發(fā)及應用”主題項目在絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)智能模塊和儲能系統(tǒng)電力電子關鍵技術方面取得重要進展，突破了IGBT智能模塊設計、控制驅動和保護、工藝及試驗等一系列關鍵技術，突破了多能源儲能系統(tǒng)的電力電子關鍵技術，屬國內首創(chuàng)、國際領先，已于近期通過科技部組織的項目驗收。
據(jù)悉，該項目成功研制了1.2千伏、1.7千伏IGBT智能功率模塊系列，開發(fā)了具有自主知識產權的智能IGBT智能功率模塊設計方法，攻克半導體功率芯片高性能布局技術等難題。基于研制的國產智能功率模塊，面向長備用、安全可靠、高效率的防災供電，開發(fā)了多能源儲能系統(tǒng)的電力電子系統(tǒng)設計方法，包括電力電子功率變換架構方案、多能源協(xié)同控制、容錯技術等。在福建漳州工業(yè)園，建立了世界上首個包含燃料電池、天然氣、電力等多種能源的面向重大工程的應急電源應用示范系統(tǒng)。
記者掌握的資料顯示，面向重大工程的多能源儲能系統(tǒng)已廣泛應用于大型數(shù)據(jù)中心、核電、高端制造、航空航天、軍工等重大工程的不間斷供電系統(tǒng)。該項目實現(xiàn)了我國大容量電力電子核心元件的國產化，并引領面向重大工程的多能源儲能系統(tǒng)的電力電子核心技術，對我國信息安全、“中國制造2025”、國防建設意義非凡。
面向新能源發(fā)電的超導儲能限流技術取得重要進展
發(fā)展可再生能源是全球電力生產的大勢所趨。我國可再生能源正處于跨越式發(fā)展階段，但由于風力發(fā)電等可再生能源的波動性及不確定性，所導致的電能質量及電網(wǎng)穩(wěn)定性問題尚存，這在小容量的孤島系統(tǒng)中尤為嚴重。
在此情況下，采用儲能的方式對電壓的跌落進行補償，而對于故障支路，用限流的方式維持公共連接點電壓穩(wěn)定，保證故障不向外擴散，對于解決風力發(fā)電等可再生能源的具體問題具有重要的實際意義。
在這方面，我國已取得突破性進展。3月16日，科技部發(fā)布消息稱，有賴于“十二五”“863計劃”先進能源技術領域“面向新能源發(fā)電的超導儲能—限流系統(tǒng)研制和并網(wǎng)運行”課題的支持，由中國西電電氣股份有限公司與中科院電工所合作研制的世界首臺1MVA/1MJ超導儲能—限流系統(tǒng)樣機，在玉門低窩鋪風電場10千伏電網(wǎng)系統(tǒng)下并網(wǎng)運行，自今年1月6日11點49分起連續(xù)運行超過168小時，并網(wǎng)諧波畸變率2%，功率響應時間0.8毫秒，有效提高了電能質量和低電壓穿越能力，綜合技術性能達到國際先進水平，并通過了專家的技術驗收。
記者了解到，該課題所研制的超導儲能—限流系統(tǒng)是世界上首臺實際并網(wǎng)運行的多功能超導電力裝置，可有效解決可再生能源并網(wǎng)發(fā)電中功率輸出不穩(wěn)定、短路容量大、對低電壓穿越能力要求高等問題，提高了新能源發(fā)電的并網(wǎng)利用率，開創(chuàng)了多功能超導電力裝置在電網(wǎng)，特別是風電場中應用的先河。
高性能化學儲能電池及示范電站關鍵技術研究結碩果
2016年9月19日，科技部表示，在“十二五”“863計劃”先進能源技術領域“高性能化學儲能電池及示范電站關鍵技術研究”主題項目支持下，“高比能、低成本的新型超級電容器關鍵技術研究”“長壽命錳酸鋰系儲能電池關鍵技術及示范”等多個課題通過了技術驗收。
其中，在“新型超級電容器”領域，該項目突破了高能量密度高功率密度長壽命超級電容器的制備技術瓶頸，研制了多孔石墨烯、高耐壓電解質鹽和電解液、纖維素隔膜等材料，開發(fā)了干法制備電極片中試技術，突破了(3.0V/12000F)超級電容器產業(yè)化的核心技術，產品已在國內外機械能回收、超級電容器軌道車輛等方面獲得應用。目前國內在超級電容器方面從材料、器件到系統(tǒng)集成已形成核心技術體系，改變了超級電容器在“十一五”期間由國外產品壟斷的局面。
在“長壽命錳酸鋰系儲能電池”領域，該項目開展了層狀錳酸鋰、表面包覆單晶錳酸鋰、鋁鈷共摻雜錳酸鋰正極材料、瀝青和樹脂衍生的硬碳負極材料、功能電解液的研究，以及單體電池、模塊和儲能系統(tǒng)的研究，掌握了長壽命低成本鋰離子儲能系統(tǒng)的產業(yè)化關鍵技術，單體壽命已經(jīng)超過3000次，最高達到6000次。
此外，在“全固態(tài)鋰離子儲能電池”領域，該項目還成功開發(fā)出高電導率的Li2S—P2S5二元系和Li2S—GeS2—P2S5三元系固體電解質，掌握了Li2S—P2S5體系玻璃陶瓷固體電解質材料的制備方法，非晶前驅體的制備方法取得較大突破，實現(xiàn)了高效率的穩(wěn)定制備;在“新型鋰硫化學儲能電池”領域，該項目開發(fā)了高能量密度鋰硫電池制備技術，研制的35安時鋰硫電池比能量達到566瓦時/千克(25攝氏度測試)，達到世界領先水平;在“低成本鈦酸鋰系儲能鋰離子電池”領域，該項目打通了低成本材料量產、長壽命高一致性電池及模塊、電站示范及推廣全產業(yè)鏈，搭建了基于鈦酸鋰系負極材料的移動式儲能示范裝置。
毋庸置疑，該項目的實施在一定程度上滿足了可再生能源和智能電網(wǎng)的大規(guī)模儲能需求，促進了風能、太陽能的有序開發(fā)與資源合理配置，為我國儲能電池材料—電池—集成—示范產業(yè)鏈提供了較為完整的技術支撐體系。
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