揭開電池儲能的真相 綠色電網的未來由誰支撐?
發布者:admin | 來源:?CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 587查看 | 2019-10-27 11:56:43    

CSPPLAZA光熱發電網報道:電網正在向一個高度綠色的未來邁進,其背后是傳統化石能源向低碳綠色能源的全面轉型,這聽起來很美好,但現實很殘酷。


“傳統能源經濟徹底轉型為綠色能源,并不像把幾個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。


電池儲能的真相


比爾?蓋茨說,“當涉及到理解能源現實時,我們需要用算術來搞懂這個問題。”


日前,馬克?米爾斯在其最新發布的一篇名為《新能源經濟:一種神奇思維的實踐》的報告中就用數字指出了新能源產業令人難以接受的41個事實。其中包括關于電池儲能的幾個論斷:


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


“中國大陸在全球電池生產中占據主導地位,其電網70%的燃料為煤炭:使用這些電池的電動汽車產生的二氧化碳,將超過更換燃油發動機所節省的二氧化碳。”


“一個以電池為中心的電網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,在此過程中耗費的能源等同于數百萬噸石油和煤炭。”


……該報告還對未來電網的隱形成本給出了預測。在此基礎上,馬克?米爾斯給出了一個結論,“電池不能拯救電網。”


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圖:特斯拉GIGA超級電池工廠


馬克?米爾斯沒有在報告中提及的還有儲能電池的安全性和環境污染問題。


2019年10月21日,韓國慶尚南道河東郡的一處配備儲能系統的光伏電站發生火災。如果從2017年8月在韓國高昌發生的第一次火災算起,截至目前,韓國已經發生了27起儲能系統火災事故。


2019年4月19日,美國亞利桑那州發生電池儲能項目爆炸,直接導致4名消防員受傷,其中兩名重傷。而這也并非美國第一起儲能系統安全事故。


我國的儲能安全事故亦不乏公開報道信息,2018年,我國的江蘇鎮江揚中一磷酸鐵鋰電池儲能項目燒毀。2019年5月,北京某酒店布置的用戶側儲能項目發生火災,而該項目于2017年9月投運至發生事故不到兩年。


再來談一下污染問題。


“一節鈕扣電池能污染60萬升水,一節一號電池爛在地里,能使一平方米的土地失去利用價值。”這些驚人的數字經常出現在我國對公民的環保教育宣傳媒介上。


但在以鋰電池為代表的電池儲能被廣泛應用于電動汽車和新能源領域的今天,對這些大規模電池的使用很可能造成的環境污染問題,大多數人卻選擇了視而不見。


盡管儲能領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,含氟有機物也有污染。除了在生產和使用環節極易造成環境污染外,其報廢后的污染問題更是難以解決。即便采取嚴格的回收再處理方案,也必然將帶來高昂的經濟支出。


作為電池業內人士,國家新能源汽車技術創新工程專家組組長王秉剛也坦承,與相對環保的生產環節不同,后期的電池處理“一旦處理不好,有可能是一場新的環保災難。”


綠色電網的未來


在可再生能源開始迎來平價上網的當下,其不連續不穩定的缺陷決定了電力系統必須重視靈活調節電源的協同發展。


與傳統電網相比,未來的電網要真正轉身為綠色電網,必然需要肩負起調峰、調頻、提高供電可靠性和改善電能質量等重任。


“為了保障安全和可靠性,美國對碳氫化合物無論何時都有平均2個月的儲存需求。今天在美國,所有實用尺度的電池加上100萬輛電動汽車的全部電池,僅能滿足全美2小時電力需求。”


電池儲能技術可以為電網擔此重任嗎?理論上可以,但現實是不可行的。電池儲能的經濟性、安全性、污染問題如果不能得到妥善解決,一味地去發展,必然帶來更難收場的災難性后果。


那么,誰能堪當綠色電網的調節重任?以推進人類的綠色能源經濟轉型更快實現?


采用煤電、燃氣等傳統能源擔當綠色電網的調節電源將在較長一段時期內占據主流,但并不符合構建純綠色電網的初衷。


這個時候,我們需要尋求一種純綠色的、可調節的靈活電源。


在當前的能源品類中,太陽能熱發電穩定、可調的技術特點,決定了其很可能是未來取代燃氣發電甚至煤電,成為穩定清潔的調節電源的最佳選擇,這也是目前唯一的純綠色的可調的可再生電源。


一個值得嘗試的方案


光熱發電調節優勢的核心在于其廉價、安全、環保的熔鹽儲能系統。浙江中控太陽能技術有限公司董事長金建祥在2019年中國光熱發電市場形勢與應對策略峰會上曾表示,與電池儲能相比,當前光熱電站采用的熔鹽儲能系統優勢比較明顯。


首先,熔鹽儲熱的成本非常低,其成本只有電池儲能成本的十分之一到三十分之一。根據最新的研究成果,采用鋰電池的度電儲存成本大致為0.45-0.65元/kWh,采用熔鹽的度電儲存成本僅為0.035-0.05元/kWh。其次,熔鹽儲能的效率非常高,損耗很低。再者,熔鹽儲能可以實現長達30年的長周期使用壽命而中途無需更換,而電池儲能系統的壽命要低于一個數量級。最后,熔鹽儲能系統的安全性和環境友好性更是電池儲能所無法抗衡的。


電力規劃設計總院的研究亦表明,光熱發電有電力輸出穩定、可靠、調節靈活的特性,可以提供可靠的電力保障,即100%參與電力平衡,不需要電力系統額外配套建設儲能電站。


光熱發電與光伏發電相比,在同容量裝機規模下,光熱發電的年發電量約是光伏發電的2.5倍;光伏發電要提供可靠的電力,必須配置儲能6小時以上的儲能電站;在年發電量相同的情況下,光伏發電+電池儲能電站的上網電價是光熱上網電價的1.18倍。


在此基礎上,要構建一個綠色的、高比例可再生能源的未來電網,一個值得嘗試的方案是:將光伏和風電等不可調節的綠色能源與可調節的光熱發電同步規劃開發,通過光熱電站的調節性能實現光伏風電的高比例上網,以充分釋放光伏風電的低成本優勢,充分發揮光熱電站的可調特性。


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


有識之士已經邁出了第一步,已經建成的魯能海西格爾木多能互補集成優化示范工程即是一個集成了200MW光伏項目、400MW風電項目、50MW光熱項目及50MW電池儲能系統的混合電站,該電站的示范效益對未來新能源的開發規劃具有很大的現實指導意義。


為此,今年的12月18~19日,由CSPPLAZA光熱發電平臺主辦的2020中國光熱市場形勢與應對策略峰會將在上述項目的所在地青海省格爾木市召開,會議將深入研討光熱發電與其它可再生能源的協同發展之道,并將組織實地考察這一代表性項目,以為未來綠色電網的構建探討解決方案。

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