揭开电池储能的真相 绿色电网的未来由谁支撑？

　　电池储能的经济性、安全性、污染问题如果不能得到妥善解决，一味地去发展，必然带来更难收场的灾难性后果。

　　电网正在向一个高度绿色的未来迈进，其背后是传统化石能源向低碳绿色能源的全面转型，这听起来很美好，但现实很残酷。

　　“传统能源经济彻底转型为绿色能源，并不像把几个人送上月球那么简单，其难度就好像把全体人类永久性送到月球上居住。”美国曼哈顿研究所高级研究员马克•米尔斯说道。

　　1、电池储能的真相

　　比尔•盖茨说，“当涉及到理解能源现实时，我们需要用算术来搞懂这个问题。”

　　日前，马克•米尔斯在其最新发布的一篇名为《新能源经济：一种神奇思维的实践》的报告中就用数字指出了新能源产业令人难以接受的41个事实。其中包括关于电池储能的几个论断：

　　“电池不存在像数字技术那样的10倍速率改进：一磅石油的最大理论能量比一磅性能最佳的电池化学品的最大理论能量高出150%。”

　　“中国大陆在全球电池生产中占据主导地位，其电网70%的燃料为煤炭：使用这些电池的电动汽车产生的二氧化碳，将超过更换燃油发动机所节省的二氧化碳。”

　　“一个以电池为中心的电网和汽车世界意味着要开采更多地球资源来获取锂、铜、镍、石墨、稀土、钴等稀有金属，在此过程中耗费的能源等同于数百万吨石油和煤炭。”

　　……该报告还对未来电网的隐形成本给出了预测。在此基础上，马克•米尔斯给出了一个结论，“电池不能拯救电网。”

　　要生产足够储存2天美国电力需求的电池，这家全球最大电池厂需要生产1000年。

　　马克•米尔斯没有在报告中提及的还有储能电池的安全性和环境污染问题。

　　2019年10月21日，韩国庆尚南道河东郡的一处配备储能系统的光伏电站发生火灾。如果从2017年8月在韩国高昌发生的第一次火灾算起，截至目前，韩国已经发生了27起储能系统火灾事故。

　　2019年4月19日，美国亚利桑那州发生电池储能项目爆炸，直接导致4名消防员受伤，其中两名重伤。而这也并非美国第一起储能系统安全事故。

　　我国的储能安全事故亦不乏公开报道信息，2018年，我国的江苏镇江扬中一磷酸铁锂电池储能项目烧毁。2019年5月，北京某酒店布置的用户侧储能项目发生火灾，而该项目于2017年9月投运至发生事故不到两年。

　　再来谈一下污染问题。

　　“一节钮扣电池能污染60万升水，一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。”这些惊人的数字经常出现在我国对公民的环保教育宣传媒介上。

　　但在以锂电池为代表的电池储能被广泛应用于电动汽车和新能源领域的今天，对这些大规模电池的使用很可能造成的环境污染问题，大多数人却选择了视而不见。

　　尽管储能领域主流的锂电池不含广受诟病的铅、镉等重金属，除了锂，它的电解液中，仍然有镍、钴、锰等重金属，其电解液，含氟有机物也有污染。除了在生产和使用环节极易造成环境污染外，其报废后的污染问题更是难以解决。即便采取严格的回收再处理方案，也必然将带来高昂的经济支出。

　　作为电池业内人士，国家新能源汽车技术创新工程专家组组长王秉刚也坦承，与相对环保的生产环节不同，后期的电池处理“一旦处理不好，有可能是一场新的环保灾难。”

　　2、绿色电网的未来

　　在可再生能源开始迎来平价上网的当下，其不连续不稳定的缺陷决定了电力系统必须重视灵活调节电源的协同发展。

　　与传统电网相比，未来的电网要真正转身为绿色电网，必然需要肩负起调峰、调频、提高供电可靠性和改善电能质量等重任。

　　“为了保障安全和可靠性，美国对碳氢化合物无论何时都有平均2个月的储存需求。今天在美国，所有实用尺度的电池加上100万辆电动汽车的全部电池，仅能满足全美2小时电力需求。”上述报告说道。

　　电池储能技术可以为电网担此重任吗？理论上可以，但现实是不可行的。电池储能的经济性、安全性、污染问题如果不能得到妥善解决，一味地去发展，必然带来更难收场的灾难性后果。

　　那么，谁能堪当绿色电网的调节重任？以推进人类的绿色能源经济转型更快实现？

　　采用煤电、燃气等传统能源担当绿色电网的调节电源将在较长一段时期内占据主流，但并不符合构建纯绿色电网的初衷。

　　这个时候，我们需要寻求一种纯绿色的、可调节的灵活电源。

　　在当前的能源品类中，太阳能热发电稳定、可调的技术特点，决定了其很可能是未来取代燃气发电甚至煤电，成为稳定清洁的调节电源的最佳选择，这也是目前唯一的纯绿色的可调的可再生电源。

　　3、一个值得尝试的方案

　　光热发电调节优势的核心在于其廉价、安全、环保的熔盐储能系统。浙江中控太阳能技术有限公司董事长金建祥在2019年中国光热发电市场形势与应对策略峰会上曾表示，与电池储能相比，当前光热电站采用的熔盐储能系统优势比较明显。

　　首先，熔盐储热的成本非常低，其成本只有电池储能成本的十分之一到三十分之一。根据最新的研究成果，采用锂电池的度电储存成本大致为0.45-0.65元/kWh，采用熔盐的度电储存成本仅为0.035-0.05元/kWh。

　　其次，熔盐储能的效率非常高，损耗很低。再者，熔盐储能可以实现长达30年的长周期使用寿命而中途无需更换，而电池储能系统的寿命要低于一个数量级。最后，熔盐储能系统的安全性和环境友好性更是电池储能所无法抗衡的。

　　电力规划设计总院的研究亦表明，光热发电有电力输出稳定、可靠、调节灵活的特性，可以提供可靠的电力保障，即100%参与电力平衡，不需要电力系统额外配套建设储能电站。

　　光热发电与光伏发电相比，在同容量装机规模下，光热发电的年发电量约是光伏发电的2.5倍；光伏发电要提供可靠的电力，必须配置储能6小时以上的储能电站；在年发电量相同的情况下，光伏发电+电池储能电站的上网电价是光热上网电价的1.18倍。

　　在此基础上，要构建一个绿色的、高比例可再生能源的未来电网，一个值得尝试的方案是：将光伏和风电等不可调节的绿色能源与可调节的光热发电同步规划开发，通过光热电站的调节性能实现光伏风电的高比例上网，以充分释放光伏风电的低成本优势，充分发挥光热电站的可调特性。

　　在能源转型的征程上，推行这个方案所付出的代价与其很可能带来的成果相比，微乎其微。

　　有识之士已经迈出了第一步，已经建成的鲁能海西格尔木多能互补集成优化示范工程即是一个集成了200MW光伏项目、400MW风电项目、50MW光热项目及50MW电池储能系统的混合电站，该电站的示范效益对未来新能源的开发规划具有很大的现实指导意义。