砥砺奋进的五年|储能呈多元发展态势

　　储能呈多元发展良好态势

　　我国储能技术总体上已初步具备产业化基础

　　中国电力报 中电新闻网 记者 曲艺

　　当下，储能发展势头强劲。记者注意到，在各大储能产业的峰会、论坛之上，“拐点将至”“渐露春意”“蓄势待发”等成为业内人士描绘储能态势的高频词汇，足见其前景之广阔。

　　今年3月，国家能源局印发《关于促进储能技术与产业发展的指导意见（征求意见稿）》（以下简称《指导意见》），首次明确了储能的战略定位。《指导意见》显示，近年来，我国储能呈现多元发展的良好态势。抽水蓄能发展迅速；压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、超级电容、铅蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等储能技术研发应用加速；储热、储冷、储氢技术也取得了一定进展。我国储能技术总体上已经初步具备了产业化的基础。

　　储能是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术；是构建能源互联网+、促进能源新业态发展的核心基础；是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段。有鉴于此，我国在“十二五”期间着力推进了储能技术装备研发示范，并取得了不俗的成绩。

　　采用国产智能模块的燃料电池多能源储能系统问世

　　电力电子智能模块以其高电能变换效率、高可靠性、控制性能好等突出优点，成为电力电子装置及系统的核心元件，广泛应用于新能源发电、工业自动化和节能、航空航天和国防等领域。大功率储能系统是应对突发性灾害提供不间断电源的关键技术，是我国重大工程可靠供电的关键基础设施，其具有可靠性要求高、节能环保要求高等特点，是制约我国数据中心、精密制造、核电等发展的重要瓶颈。

　　8月28日，记者从科技部获悉，“十二五”国家“863计划”先进能源技术领域“采用国产智能模块的储能系统电力电子关键技术研发及应用”主题项目在绝缘栅双极型晶体管（IGBT）智能模块和储能系统电力电子关键技术方面取得重要进展，突破了IGBT智能模块设计、控制驱动和保护、工艺及试验等一系列关键技术，突破了多能源储能系统的电力电子关键技术，属国内首创、国际领先，已于近期通过科技部组织的项目验收。

　　据悉，该项目成功研制了1.2千伏、1.7千伏IGBT智能功率模块系列，开发了具有自主知识产权的智能IGBT智能功率模块设计方法，攻克半导体功率芯片高性能布局技术等难题。基于研制的国产智能功率模块，面向长备用、安全可靠、高效率的防灾供电，开发了多能源储能系统的电力电子系统设计方法，包括电力电子功率变换架构方案、多能源协同控制、容错技术等。在福建漳州工业园，建立了世界上首个包含燃料电池、天然气、电力等多种能源的面向重大工程的应急电源应用示范系统。

　　记者掌握的资料显示，面向重大工程的多能源储能系统已广泛应用于大型数据中心、核电、高端制造、航空航天、军工等重大工程的不间断供电系统。该项目实现了我国大容量电力电子核心元件的国产化，并引领面向重大工程的多能源储能系统的电力电子核心技术，对我国信息安全、“中国制造2025”、国防建设意义非凡。

　　面向新能源发电的超导储能限流技术取得重要进展

　　发展可再生能源是全球电力生产的大势所趋。我国可再生能源正处于跨越式发展阶段，但由于风力发电等可再生能源的波动性及不确定性，所导致的电能质量及电网稳定性问题尚存，这在小容量的孤岛系统中尤为严重。

　　在此情况下，采用储能的方式对电压的跌落进行补偿，而对于故障支路，用限流的方式维持公共连接点电压稳定，保证故障不向外扩散，对于解决风力发电等可再生能源的具体问题具有重要的实际意义。

　　在这方面，我国已取得突破性进展。3月16日，科技部发布消息称，有赖于“十二五”“863计划”先进能源技术领域“面向新能源发电的超导储能―限流系统研制和并网运行”课题的支持，由中国西电电气股份有限公司与中科院电工所合作研制的世界首台1MVA/1MJ超导储能―限流系统样机，在玉门低窝铺风电场10千伏电网系统下并网运行，自今年1月6日11点49分起连续运行超过168小时，并网谐波畸变率2%，功率响应时间0.8毫秒，有效提高了电能质量和低电压穿越能力，综合技术性能达到国际先进水平，并通过了专家的技术验收。

　　记者了解到，该课题所研制的超导储能―限流系统是世界上首台实际并网运行的多功能超导电力装置，可有效解决可再生能源并网发电中功率输出不稳定、短路容量大、对低电压穿越能力要求高等问题，提高了新能源发电的并网利用率，开创了多功能超导电力装置在电网，特别是风电场中应用的先河。

　　高性能化学储能电池及示范电站关键技术研究结硕果

　　2016年9月19日，科技部表示，在“十二五”“863计划”先进能源技术领域“高性能化学储能电池及示范电站关键技术研究”主题项目支持下，“高比能、低成本的新型超级电容器关键技术研究”“长寿命锰酸锂系储能电池关键技术及示范”等多个课题通过了技术验收。

　　其中，在“新型超级电容器”领域，该项目突破了高能量密度高功率密度长寿命超级电容器的制备技术瓶颈，研制了多孔石墨烯、高耐压电解质盐和电解液、纤维素隔膜等材料，开发了干法制备电极片中试技术，突破了（3.0V/12000F）超级电容器产业化的核心技术，产品已在国内外机械能回收、超级电容器轨道车辆等方面获得应用。目前国内在超级电容器方面从材料、器件到系统集成已形成核心技术体系，改变了超级电容器在“十一五”期间由国外产品垄断的局面。

　　在 “长寿命锰酸锂系储能电池”领域，该项目开展了层状锰酸锂、表面包覆单晶锰酸锂、铝钴共掺杂锰酸锂正极材料、沥青和树脂衍生的硬碳负极材料、功能电解液的研究，以及单体电池、模块和储能系统的研究，掌握了长寿命低成本锂离子储能系统的产业化关键技术，单体寿命已经超过3000次，最高达到6000次。

　　此外，在“全固态锂离子储能电池”领域，该项目还成功开发出高电导率的Li2S―P2S5二元系和Li2S―GeS2―P2S5三元系固体电解质，掌握了Li2S―P2S5体系玻璃陶瓷固体电解质材料的制备方法，非晶前驱体的制备方法取得较大突破，实现了高效率的稳定制备；在“新型锂硫化学储能电池”领域，该项目开发了高能量密度锂硫电池制备技术，研制的35安时锂硫电池比能量达到566瓦时/千克（25摄氏度测试），达到世界领先水平；在“低成本钛酸锂系储能锂离子电池”领域，该项目打通了低成本材料量产、长寿命高一致性电池及模块、电站示范及推广全产业链，搭建了基于钛酸锂系负极材料的移动式储能示范装置。

　　毋庸置疑，该项目的实施在一定程度上满足了可再生能源和智能电网的大规模储能需求，促进了风能、太阳能的有序开发与资源合理配置，为我国储能电池材料―电池―集成―示范产业链提供了较为完整的技术支撑体系。

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