目前有消息稱，美國得克薩斯州El Paso將建設一個大型光伏電站、儲能和電網共同支撐的并離網切換項目，用于為一大型數據中心服務器供電。其中計劃光伏部分為60萬千瓦，儲能部分為400萬千瓦時，定于2021年-2025年分階段實施，而儲能部分400萬千瓦時全部采用南都電源的鉛炭電池。在全球電化學儲能電站中鋰離子電池約占90%，擁有絕對優勢，以及特斯拉以其鋰離子電池高調介入儲能領域的形勢下，美國卻有人選用鉛炭電池，其意義值得分析。
盡管當前全球化學儲能電站紛紛采用鋰離子電池，但鋰離子電池儲能電站燃燒爆炸的事件時有發生。出于安全考慮，之前推崇鋰離子電池用于大規模儲能的人中，部分人開始或懷疑，或舉棋不定。而上述得克薩斯州的項目，特立獨行地采用被冷落了幾年的鉛炭電池，看來已將安全性放在第一重要位置。
有必要透過上述項目重新認識鉛炭電池在規模儲能中的優勢。一是安全性高。鉛炭電池無易燃物，是確保高安全性的基礎。過去的鉛酸電池在充電后期的高電壓下同時電解水，積累氫氣、氧氣而發生過爆炸。現在鉛炭電池已妥善解決這一隱患。前些年我國已建成鉛炭電池儲能電站十余座，最大容量達30萬千瓦時，此外還出口德國建成5萬千瓦/7.5萬千瓦時調頻電站，多年來這些電站運行正常。二是規模大。上述400萬千瓦時的儲能電站24小時為數據中心供電時，平均功率為16.7萬千瓦。如果調整為供電4小時，功率則是100萬千瓦，是典型的抽水蓄能電站規模，這是對“化學蓄電規模做不大”論點的直接挑戰。三是用途新。大數據時代的數據中心猶如雨后春筍，且耗電量很大，用光-儲聯合供電，對這種穩定負荷尤為適合。四是顏色綠。該微網建成后將擺脫對電網的依賴，獨立運行。這是實現低碳、綠色能源的重要一步；如能廣泛推廣，不僅可以減輕電網的負擔，而且可以直接為碳達峰碳中和作出很大貢獻。五是價格不高。據了解，項目總融資金額為15億美元，約合人民幣100億元。結合其規模來看是可接受的，且其能量轉換效率高于抽水蓄能至少10個百分點，有利于提高經濟效率。
在我國儲能界，關于何種類型的電池適用于儲能，看法不一。其中很多人支持鋰離子電池，認為其優點不少，盡管有安全隱患，但難言舍棄，處于進退兩難境地。筆者認為，完全可以換一種思路。首先，儲能前景非常廣闊，能夠容納各類電池路線各顯神通，因而要從政策、輿論等各方面為它們創造公平的、開放的應用條件和氛圍。其次，要把安全性放在第一重要位置。力推使用安全性高的電池，立馬起到節能減排的實效；容許安全性不高的電池進行持續改進，不要急于“帶病上陣”；同時鼓勵發展安全性高、性能更好的新型儲能電池，給予真實的創新條件。最后，要由市場來選擇儲能技術路線，放手讓企業自主發展、決定使用何種電池。
筆者認為，鉛炭電池主要是在鉛酸電池負極中加入了特種活性炭（或稱特種多孔炭，這也是鉛炭電池一詞中“炭”的來歷），解決了硫酸鹽化問題（即硫酸鉛結晶顆粒長大而失去充放可逆性），使電池壽命延長了若干倍。再加上原有的安全、廉價、易于再生等優點，鉛炭電池理應成為目前大規模儲能的首選。現在美國出于安全考量重新重用鉛炭電池，相信全球包括中國將有更多的企業加入到使用行列，鉛炭電池生產也將回歸到正常的發展軌道。
但也要看到，我國鉛炭電池生產水平參差不齊。不是添加了任何含碳元素的材料(如石墨、炭黑、普通活性炭等)的鉛酸電池都是鉛炭電池，因為這些材料的比表面、孔分布、電導率、純度等指標均與抑制硫酸鹽化的要求相距甚遠，盡管節省了生產成本，但電池的長壽命卻難以保證。因此要呼吁鉛炭電池生產企業要講誠信、做真貨；儲能應用企業也不要貪圖便宜買劣質產品。
（作者系中國工程院院士）
|
