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甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)對(duì)策思考
摘要：本文介紹了儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況，介紹了有色金屬在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用，提出甘肅省通過(guò)新能源產(chǎn)業(yè)大發(fā)展來(lái)帶動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，同時(shí)對(duì)解決甘肅新能源消納與外送提出了措施建議。
關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能 新能源 甘肅 有色金屬
一、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
儲(chǔ)能技術(shù)是指能量的儲(chǔ)存技術(shù)，目前主要是電能和熱能的儲(chǔ)能。全球儲(chǔ)能技術(shù)主要有物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能等幾類(lèi)。按照功能劃分功率型和能量型儲(chǔ)能。目前物理儲(chǔ)能中最成熟和最普遍的是抽水蓄能。化學(xué)儲(chǔ)能分兩方面，一部分是有色金屬電解沉積儲(chǔ)能，比如電解鋁、電解鋅、電解鉛等。在電解沉積過(guò)程中把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存在析出金屬中，當(dāng)用這些金屬制作成電池后再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茚尫懦鰜?lái)。這部分儲(chǔ)能容易被忽視，實(shí)際上就一次儲(chǔ)能量來(lái)說(shuō)，電解沉積有色金屬要比其他儲(chǔ)能方式儲(chǔ)能量大得多。另一方面是以有色金屬為主要原材料制成的電池儲(chǔ)能，目前廣泛應(yīng)用的儲(chǔ)能電池有鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池、鎳氫電池等，這部分儲(chǔ)能為二次儲(chǔ)能。世界各國(guó)都很重視大容量?jī)?chǔ)能電池技術(shù)的研發(fā)與運(yùn)用。目前全球儲(chǔ)能電池裝機(jī)規(guī)模已達(dá)840MW，其中美國(guó)360MW，日本裝機(jī)規(guī)模約為310MW，分別列第一和第二位。中國(guó)81MW，列第三位。
杰里米.里夫金(Jeremy Rifkin)發(fā)現(xiàn)第三次工業(yè)革命的支柱包括以下五個(gè)：可再生能源、分布式發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)、電動(dòng)車(chē)和能源互聯(lián)網(wǎng)。其中儲(chǔ)能是第三次工業(yè)革命的支柱之一。儲(chǔ)能技術(shù)能夠解決新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性問(wèn)題，其功能主要是平抑、穩(wěn)定風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇式可再生能源發(fā)電的輸出功率，提高電網(wǎng)接納間歇式可再生能源能力，使大規(guī)模風(fēng)電及太陽(yáng)能發(fā)電方便、可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。因此儲(chǔ)能對(duì)提高新能源利用率和穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行起重要作用。國(guó)家能源委員會(huì)專(zhuān)家咨詢委員會(huì)主任、原國(guó)家能源局局長(zhǎng)張國(guó)寶認(rèn)為：在解決可再生能源并網(wǎng)難的問(wèn)題中，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)中獲得了發(fā)展的重要契機(jī)。
同時(shí)隨著儲(chǔ)能電池技術(shù)的發(fā)展，使得汽車(chē)等交通工具有可能逐步脫離石油、天然氣等傳統(tǒng)能源。因此，在新能源產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的背景下，儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
伴隨著甘肅新能源的快速發(fā)展，外送和消納問(wèn)題日趨突出，外送電網(wǎng)建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上新能源發(fā)展速度。是否為了解決新能源電力遠(yuǎn)距離外送問(wèn)題必須大規(guī)模新建電網(wǎng)通道?能否通過(guò)先消納后外送的方式?比如通過(guò)電解沉積有色金屬，然后外送有色金屬。將有色金屬作為電能轉(zhuǎn)移的載體�，F(xiàn)將有色金屬在儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用情況、甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)和解決新能源消納和外送等有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論。
二、有色金屬在儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用情況
儲(chǔ)能電池原材料主要是各種有色金屬，目前廣泛使用的儲(chǔ)能電池有鋰離子電池、鉛酸電池、釩液流電池、鎳氫電池、鋅空氣電池、鋁空氣電池等，均是以有色金屬命名。有色金屬本身就是一種電能的載體，有色金屬的電積析出過(guò)程就是一個(gè)充電過(guò)程。儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)是有色金屬的主要消費(fèi)領(lǐng)域之一。甘肅省是我國(guó)著名的有色金屬資源大省，2014年甘肅省有色行業(yè)生產(chǎn)十種有色金屬360.53萬(wàn)噸(其中銅90萬(wàn)噸、鋁225萬(wàn)噸、鉛1.99萬(wàn)噸、鋅27.35萬(wàn)噸、鎳16.13萬(wàn)噸)，約占全國(guó)有色金屬總產(chǎn)量的10%。與云南、湖南、江西等有色金屬資源豐富的省份相比，甘肅的儲(chǔ)能電池原材料豐富而集中，并且具有從采礦―選礦―冶煉―加工―廢舊有色金屬回收較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。下面就甘肅省有色金屬在儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用介紹如下：
(1)鉛的應(yīng)用情況
鉛酸蓄電池是目前世界上廣泛使用的一種電池，具有電壓平穩(wěn)、安全可靠、價(jià)格低廉、適用范圍廣、原材料豐富和回收再生利用率高(再生利用率達(dá)98%以上)等優(yōu)點(diǎn)，是世界上各類(lèi)電池中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種電池，它所消耗的鉛占全球總耗鉛量的80%以上。我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)和電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，對(duì)起動(dòng)電池和動(dòng)力電池需求很大，因此帶動(dòng)國(guó)內(nèi)鉛蓄電池業(yè)迅猛發(fā)展，鉛的消費(fèi)量在急劇增多。我國(guó)2014年鉛酸蓄電池耗鉛量達(dá)400多萬(wàn)噸。鉛酸電池技術(shù)進(jìn)步很快，最新研發(fā)的鉛炭電池克服了傳統(tǒng)鉛酸電池的一些缺點(diǎn)，在新能源儲(chǔ)能和動(dòng)力電池領(lǐng)域得到積極推廣。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，鉛酸電池仍將是儲(chǔ)能和動(dòng)力電池領(lǐng)域主要電池之一。
(2)鋅的應(yīng)用
鋅在電池工業(yè)中作為負(fù)極材料主要用來(lái)生產(chǎn)鋅錳電池、鋅空氣電池、鋅鎳電池、鋅銀電池、鋅溴電池等。鋅錳電池是鋅的主要用戶之一，我國(guó)是鋅錳電池生產(chǎn)大國(guó)，2014年產(chǎn)量近200億只。鋅空氣電池是比能量很高的一種電池，目前以鋅空氣電池為動(dòng)力源的公交汽車(chē)已經(jīng)投入試運(yùn)行。液體循環(huán)式鋅空氣電池和鋅溴液流電池技術(shù)進(jìn)步很快，有望在新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域大顯身手;與鉛酸蓄電池相比，鋅空氣電池的比能量更高。甘肅省白銀有色金屬公司是我國(guó)主要的鉛鋅生產(chǎn)基地，具有回收處理鉛電池和鋅電池的優(yōu)越條件。
(3)鋁的應(yīng)用
鋁在電池工業(yè)中有四種應(yīng)用形式：第一種是作電極合金添加劑，比如在生產(chǎn)鎳氫電池負(fù)極材料儲(chǔ)氫合金過(guò)程中要添加一定量金屬鋁;第二種是以鋁為基體制備成合金作負(fù)極，如鋁空氣電池;第三種是把鋁制成鋁箔，作為鋰離子電池的正極材料的附著體和集電體;第四種是用鋁制造鋰離子電池的外殼。甘肅電力資源豐富，電解鋁產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，境內(nèi)有酒鋼東興鋁業(yè)公司、蘭州鋁廠、連城鋁廠、白銀鋁廠等大型企業(yè)。
金屬鋁是一種很好的電能載體，目前生產(chǎn)1噸電解鋁平均綜合電耗為13500度左右。2014年全國(guó)電解鋁產(chǎn)量達(dá)2438萬(wàn)噸，耗電量達(dá)3300億千瓦時(shí)，約占全國(guó)總用電量的6%―7%。在電解析出過(guò)程中除一小部分電能變?yōu)闊崮軗p失掉外，大部分電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存在了電解鋁中。美國(guó)鋁業(yè)公司(Alcoa)和以色列Phinergy公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的鋁空氣電池性能優(yōu)良，100公斤金屬鋁板(負(fù)極)續(xù)航里程可以達(dá)到1600公里，據(jù)稱(chēng)該電池的壽命可達(dá)20到30年。其能量來(lái)源就是鋁電解過(guò)程中充入電解鋁中的電能，因此金屬鋁可以充當(dāng)電力轉(zhuǎn)移的載體。
(4)銅的應(yīng)用
銅在電池中的應(yīng)用主要把銅制成銅箔，作為鋰離子電池的負(fù)極材料的附著體和集電體。近年來(lái)，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，對(duì)銅箔的需求在急劇增加。西北銅加工廠的銅箔分廠已具備了生產(chǎn)這種銅箔的基本條件。目前國(guó)內(nèi)主要銅箔生產(chǎn)廠家的主要技術(shù)力量就是該廠輸出的。
(5)鋰的應(yīng)用
鋰主要用來(lái)制造鋰電池，包括一次鋰電池和二次鋰電池。鋰一次電池有：鋰錳電池、鋰碘電池 、鋰亞硫酰氯電池等;鋰二次電池有：液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池。在一次鋰電池中，鋰主要以金屬鋰片作負(fù)極;在二次鋰電池中，主要以鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰以及鈷鎳錳三元材料等作為鋰離子電池正極材料。目前以磷酸鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰三元材料為正極材料的鋰離子電池作為汽車(chē)動(dòng)力電池已經(jīng)開(kāi)始大量使用，在新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域也在大量使用。
(6)鎳的應(yīng)用
主要用作鎳電池的電極材料。另外還用來(lái)制造各種電池連接片和鍍鎳零配件等。甘肅省的鎳資源及鎳儲(chǔ)能電池材料對(duì)我國(guó)鎳系列電池的發(fā)展起著舉足輕重的作用。本世紀(jì)以來(lái)鎳氫電池作為綠色環(huán)保電池，得到了迅猛發(fā)展;鎳氫電池首先在批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車(chē)上得到大規(guī)模使用。鋅鎳電池也在快速產(chǎn)業(yè)化。隨著鎳氫電池和鎳鋅電池的技術(shù)進(jìn)步，將在汽車(chē)動(dòng)力和新能源儲(chǔ)能電池領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
(7)鈷的應(yīng)用
鈷在二次電池領(lǐng)域的應(yīng)用量很大，氧化亞鈷是鎳電池的電極添加劑，四氧化三鈷是鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的主要原材料，近幾年各種新型鋰離子電池正極材料不斷涌現(xiàn)，但鈷酸鋰仍然是主要正極材料的之一。目前手機(jī)、筆記本電腦等小型電子設(shè)備用的就是以鈷酸鋰為正極材料的電池。在鈷酸鋰中，鈷占60%，鋰只有7%，因此甘肅省的鈷資源及儲(chǔ)能材料對(duì)我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著重要作用。
(8)稀土金屬的應(yīng)用
用來(lái)制造鎳氫電池負(fù)極材料儲(chǔ)氫合金。近些年來(lái)鎳氫電池受到鋰離子電池的擠壓，市場(chǎng)規(guī)模在縮小，但在電動(dòng)工具和混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域仍占主導(dǎo)地位。因此對(duì)儲(chǔ)氫合金的需求仍然很大，從而促使我國(guó)的儲(chǔ)氫合金材料得到了快速發(fā)展，質(zhì)量水平和產(chǎn)量規(guī)模均有較大提高。在稀土儲(chǔ)氫合金中，稀土的含量只有32%左右，而鎳占50%，鎳是稀土儲(chǔ)氫合金的主要成分。甘肅鎳資源對(duì)我國(guó)鎳系列電池有著同樣重要作用。
在上述常用有色金屬鋁、鋅、銅、鎳中，鋁的電解沉積直流用電量最大，平均達(dá)到13000度/噸，鋅次之，平均為3000度/噸，銅、鎳、鉛電解沉積用電量較小，只有幾百度電/噸。因此鋁和鋅是很好的電能轉(zhuǎn)移載體。將在甘肅新能源消納與外送中發(fā)揮重要作用。
甘肅省相關(guān)企業(yè)在儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)方面做了大量工作。金川公司是國(guó)內(nèi)最大的鎳鈷儲(chǔ)能電池材料生產(chǎn)企業(yè);甘肅稀土公司儲(chǔ)氫合金年生產(chǎn)能力達(dá)1000噸;白銀有色股份有限公司的銅、鉛、鋅、鋁等有色金屬是儲(chǔ)能電池的主要原材料;白銀扎布耶鋰業(yè)有限公司的碳酸鋰是鋰離子電池的主要原材料，產(chǎn)能居全國(guó)第一位。甘肅大象能源科技有限公司儲(chǔ)能電池材料產(chǎn)能達(dá)到2000噸/年，該公司研發(fā)的新型改性錳酸鋰材料成本低且循環(huán)性能達(dá)到5000次以上，具備在儲(chǔ)能領(lǐng)域大規(guī)模推廣的基本條件。甘肅天海新能源有限公司等單位正在積極著手儲(chǔ)能電池材料以及動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的生產(chǎn)準(zhǔn)備。上述單位的積極努力為甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
三、甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的必要性
(1)甘肅新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需要
到2014年底，甘肅全省發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到4187.2萬(wàn)千萬(wàn)，其中火電1849.55萬(wàn)千瓦、水電813.22萬(wàn)千瓦、風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到1007.6萬(wàn)千瓦(裝機(jī)容量居全國(guó)第二);光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到516.8萬(wàn)千瓦(裝機(jī)容量居全國(guó)第一)。風(fēng)光新能源規(guī)模逼近火電，成為甘肅第二大電源，裝機(jī)容量躍居全國(guó)省級(jí)電網(wǎng)首位。
對(duì)于風(fēng)光等新能源發(fā)電，如果裝機(jī)比重在10%以下，傳統(tǒng)技術(shù)可以基本保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定;當(dāng)裝機(jī)比重超過(guò)20%，就需要利用儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)減少波動(dòng)性與間歇性，避免對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。而甘肅省風(fēng)光新能源裝機(jī)容量已超過(guò)總裝機(jī)容量的37%，如此高的新能源裝機(jī)比例，在沒(méi)有儲(chǔ)能系統(tǒng)的配合下，新能源發(fā)電和電網(wǎng)很難高效安全運(yùn)行。據(jù)2015年1―5月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，五大發(fā)電集團(tuán)旗下的甘肅新能源公司棄風(fēng)、棄光限電比例分別超過(guò)30%和40%。
2014年甘肅省內(nèi)最大用電負(fù)荷為1240萬(wàn)千瓦。但去年年底甘肅風(fēng)光新能源裝機(jī)容量已達(dá)1524萬(wàn)千瓦。我們可以設(shè)想一下，如果甘肅電網(wǎng)能夠采用成熟的儲(chǔ)能技術(shù)和水電來(lái)調(diào)峰、調(diào)頻，那么甘肅可以在全國(guó)率先關(guān)閉境內(nèi)所有火電，全部依靠風(fēng)、光、水新能源就可以滿足全省用電需求，其減排意義十分重大。只是現(xiàn)在儲(chǔ)能電池經(jīng)濟(jì)性還不夠好，但是我們相信隨著儲(chǔ)能電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，成本的不斷降低，這一天將會(huì)很快到來(lái)。
(2)延長(zhǎng)有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈的需要
有色金屬工業(yè)是甘肅省的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，省內(nèi)各企業(yè)在延伸有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈方面下了很大功夫，想了很多辦法。但產(chǎn)業(yè)鏈延伸的程度很不盡人意。目前只能生產(chǎn)小部分鎳、鈷、銅、鉛、鋅和稀土延伸產(chǎn)品。深加工產(chǎn)品占有色金屬總產(chǎn)值的比例不足20%。造成這種現(xiàn)狀的根本原因就是甘肅省遠(yuǎn)離有色金屬延伸產(chǎn)品的消費(fèi)市場(chǎng)。但是隨著甘肅及西北地區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)的快速崛起，對(duì)儲(chǔ)能電池的需求在快速增長(zhǎng)，為甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能材料和儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。甘肅省已經(jīng)具備了發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)的良好條件，廣闊的市場(chǎng)需求和豐富的原材料資源將為甘肅儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。
(3)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要
甘肅省是全國(guó)第一個(gè)國(guó)家級(jí)循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)。白銀市和金昌市是甘肅省重要的以有色金屬為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的城市。兩市都具有發(fā)展有色金屬循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)。充分發(fā)揮兩市的有色金屬冶煉和再生優(yōu)勢(shì)，在兩市集中建立儲(chǔ)能材料和儲(chǔ)能電池生產(chǎn)基地。在風(fēng)電和光伏發(fā)電廠廣泛推廣使用儲(chǔ)能電池，使儲(chǔ)能電池系統(tǒng)在調(diào)峰、調(diào)頻、穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)揮重要作用。在省內(nèi)建立起儲(chǔ)能電池材料―儲(chǔ)能電池制造―儲(chǔ)能電池應(yīng)用―廢舊儲(chǔ)能電池集中回收處理―再生有色金屬的完整的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。儲(chǔ)能電池的集中生產(chǎn)、集中使用、集中回收再生處理的模式，有利于提高市場(chǎng)集中度，減少?gòu)U舊電池對(duì)環(huán)境的污染，便于充分發(fā)揮儲(chǔ)能電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模效應(yīng)，可以有效降低儲(chǔ)能電池綜合成本，提高了電池的再生利用率。如果建成這種循環(huán)模式，將會(huì)在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到很好的示范作用，為甘肅有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈延伸，發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)集群創(chuàng)造更加有利的條件。
(4)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型跨越的需要
甘肅省地處內(nèi)陸，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)。近幾年通過(guò)新能源產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，給甘肅經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了強(qiáng)大活力。但隨著新能源裝機(jī)容量的不斷增加，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響愈來(lái)愈大，棄風(fēng)、棄光限電現(xiàn)象愈來(lái)愈嚴(yán)重，新能源利用率持續(xù)降低。這些問(wèn)題的不斷顯現(xiàn)必將促進(jìn)儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)和電解沉積有色金屬冶煉業(yè)的快速發(fā)展。因此甘肅省只要牢牢抓住新能源迅猛發(fā)展的良好機(jī)遇，通過(guò)新能源產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，從而促進(jìn)甘肅省有色金屬產(chǎn)業(yè)向高端制造業(yè)方向發(fā)展。同時(shí)隨著新能源產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，新能源消納問(wèn)題將會(huì)愈來(lái)愈突出，必將促進(jìn)消納能力極強(qiáng)的電解沉積有色金屬冶煉業(yè)快速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)有色金屬冶煉業(yè)進(jìn)行改造提升、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模也具有很大的促進(jìn)作用。就像本文的三個(gè)關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能、有色金屬、新能源，新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展必將促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展必將促進(jìn)有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，這三個(gè)產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系、相輔相成，必將成為甘肅新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極。
四、甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的政策機(jī)遇和比較優(yōu)勢(shì)
(1)政策機(jī)遇
當(dāng)前甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的政策環(huán)境非常好，西部大開(kāi)發(fā)、國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步支持甘肅經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的若干意見(jiàn)等都給甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)提供了前所未有的政策機(jī)遇。
2010年《可再生能源法修正案》中第一次提到儲(chǔ)能的發(fā)展。 2011年10月20日，國(guó)家發(fā)改委對(duì)外發(fā)布了《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(2011年度)》，在“先進(jìn)能源”一項(xiàng)中，動(dòng)力電池及儲(chǔ)能電池首次出現(xiàn)并排在風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)能之前，成為指南優(yōu)先提及的領(lǐng)域。
2015年國(guó)家能源局下發(fā)關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)，微電網(wǎng)儲(chǔ)能補(bǔ)貼政策正在醞釀出臺(tái)，十三五的儲(chǔ)能規(guī)劃也在研究論證中。儲(chǔ)能大發(fā)展的帷幕即將拉開(kāi)。
(2)市場(chǎng)需求的優(yōu)勢(shì)
甘肅省是我國(guó)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的重點(diǎn)省份，光伏和風(fēng)電裝機(jī)分別繼續(xù)穩(wěn)居全國(guó)第一和第二位，其中風(fēng)電于2014年末超越水電，成為甘肅第二大電源，裝機(jī)占比近1/4。但是這個(gè)風(fēng)光無(wú)限的新能源大省所面臨消納問(wèn)題依然嚴(yán)峻。大規(guī)模新能源接入將會(huì)給電網(wǎng)安全運(yùn)行造成危害，導(dǎo)致棄風(fēng)、棄光時(shí)常發(fā)生，新能源利用效率低下。解決這個(gè)問(wèn)題，必然需要大規(guī)模發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)，平抑風(fēng)光新能源的間歇性和不穩(wěn)定性。另外一個(gè)是甘肅嚴(yán)重過(guò)剩的電力外送問(wèn)題，目前的共識(shí)是加大電網(wǎng)外送通道建設(shè)，將甘肅新能源送往電力需求量較大的華北華中地區(qū)。但是電網(wǎng)通道建設(shè)投資大，長(zhǎng)距離輸送電力損耗嚴(yán)重，同時(shí)還存在受電端不能及時(shí)接受電力的問(wèn)題。因此就地消納就成為解決電力嚴(yán)重過(guò)剩的主要措施。因此發(fā)展電解鋁、電解鋅等有色金屬冶煉業(yè)就成為就地消納的首選措施。
(3)儲(chǔ)能原材料優(yōu)勢(shì)
甘肅省具有豐富的儲(chǔ)能電池原材料，盛產(chǎn)鎳、鈷、鉛、鋅、銅、鋁、稀土、碳酸鋰等儲(chǔ)能原材料，尤其金川公司的鎳鈷儲(chǔ)能材料在國(guó)內(nèi)具有舉足輕重，這些優(yōu)勢(shì)為甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)提供了豐富的原材料資源保障。同時(shí)甘肅省是我國(guó)有色金屬生產(chǎn)大省，電解沉積有色金屬產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，可以很好的解決豐富電力資源就地消納問(wèn)題。
五、甘肅省發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的措施建議
甘肅新能源產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的高速發(fā)展，出現(xiàn)的問(wèn)題可歸結(jié)為以下兩方面：一個(gè)是豐富的電力資源外送和就地消納問(wèn)題;第二個(gè)是大規(guī)模新能源難以接入電網(wǎng)問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題的存在，表面上看給甘肅新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)瓶頸和阻力，但是經(jīng)過(guò)深入研究我們發(fā)現(xiàn)，這些問(wèn)題的出現(xiàn)并日趨嚴(yán)重給甘肅省儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了難得發(fā)展機(jī)遇。下面就解決這兩方面問(wèn)題提出幾點(diǎn)措施和建議：
(1)將華中華北以及沿海一帶的閑置電解鋁產(chǎn)能向甘肅轉(zhuǎn)移，解決新能源就地消納和外送問(wèn)題
2014年甘肅全省新能源年送出電量超過(guò)145億千瓦時(shí)，主要輸送到青海、山東和華中地區(qū)，但三地接受外來(lái)電力的需求正在明顯衰減。預(yù)計(jì)2015年只能外送110億千瓦時(shí)左右。在此背景下，酒泉至湖南+-800千伏輸電線路建成后，輸電效率將大打折扣。同時(shí)建設(shè)遠(yuǎn)距離電網(wǎng)通道面臨著投資大、線路損耗嚴(yán)重、維護(hù)費(fèi)用高、對(duì)沿線生態(tài)環(huán)境造成破壞等問(wèn)題。而發(fā)展電解鋁產(chǎn)業(yè)則不會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題。因此電網(wǎng)通道建設(shè)不是解決新能源電力外送的唯一途徑。要徹底解決甘肅豐富的新能源外送問(wèn)題，建議先采用就地消納，后外送的方式。就是通過(guò)大力發(fā)展電解鋁項(xiàng)目，在電解沉積過(guò)程中，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能充入電解鋁，第二步將鋁錠外送出省，可實(shí)現(xiàn)電能向外轉(zhuǎn)移。目前我國(guó)鋁冶煉企業(yè)開(kāi)工率已跌至70%。閑置產(chǎn)能近1000萬(wàn)噸，電解鋁行業(yè)普遍虧損嚴(yán)重，行業(yè)面臨著洗牌，而且華北華中及沿海地區(qū)電解鋁基本都使用燃煤電力，對(duì)當(dāng)?shù)卦斐蓢?yán)重污染。因此向甘肅轉(zhuǎn)移電解鋁產(chǎn)能正當(dāng)其時(shí)。
(2)將甘肅建設(shè)成為利用新能源發(fā)展電解鋁產(chǎn)業(yè)的示范區(qū)，并對(duì)電解鋁項(xiàng)目給予電價(jià)優(yōu)惠
與其每年有大量新能源因棄風(fēng)、棄光白白浪費(fèi)掉，還不如出臺(tái)政策，讓新能源企業(yè)與甘肅電解鋁企業(yè)簽訂直供電協(xié)議，對(duì)雙方協(xié)議電價(jià)給予一定補(bǔ)貼，或協(xié)調(diào)電網(wǎng)公司減免過(guò)網(wǎng)費(fèi)等方式，保證雙方企業(yè)有一定利潤(rùn)，將甘肅建設(shè)成為集中利用新能源電力發(fā)展電解鋁的示范區(qū)。
目前甘肅新能源電價(jià)仍較高，僅靠市場(chǎng)力量難以吸引電解鋁企業(yè)主動(dòng)來(lái)甘肅發(fā)展。如果甘肅新能源電價(jià)能夠低于華中、華北以及沿海地區(qū)的電解鋁平均電價(jià)，那么將會(huì)有大批電解鋁企業(yè)到甘肅來(lái)發(fā)展電解鋁產(chǎn)業(yè)，屆時(shí)不僅僅解決了甘肅新能源棄風(fēng)、棄光問(wèn)題，同時(shí)對(duì)華中、華北以及沿海等地區(qū)的減排也會(huì)有顯著促進(jìn)作用。近十幾年風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本一直在快速下降，預(yù)計(jì)到2020年左右，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本會(huì)雙雙低于燃煤發(fā)電，在2030年之前還會(huì)低于核電。因此電價(jià)扶持優(yōu)惠政策不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。
(3)大力發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)，在發(fā)、輸、配、用環(huán)節(jié)配套儲(chǔ)能系統(tǒng)，提高新能源利用率，穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行
隨著甘肅新能源迅猛發(fā)展，這四個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)儲(chǔ)能電池的需求量在快速增長(zhǎng)，只是儲(chǔ)能成本還比較高，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮目前還難以大規(guī)模推廣儲(chǔ)能系統(tǒng)。但是在各環(huán)節(jié)使用儲(chǔ)能系統(tǒng)是必然趨勢(shì)，而且儲(chǔ)能技術(shù)也發(fā)展很快，儲(chǔ)能成本在快速降低。今年年初國(guó)家能源局委托中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)等單位開(kāi)展儲(chǔ)能“十三五”規(guī)劃重大課題研究，說(shuō)明國(guó)家層面已經(jīng)開(kāi)始重視儲(chǔ)能發(fā)展，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)支持政策有望很快出臺(tái)。因此建議甘肅省優(yōu)先布局先進(jìn)鉛酸電池、鋰離子電池、鋁空氣電池、鋅空氣電池、全釩液流電池等產(chǎn)業(yè)，充分利用省內(nèi)鉛、鋅、釩、鋁、碳酸鋰等儲(chǔ)能原材料資源和完善的廢舊電池回收處理設(shè)施，在省內(nèi)建立儲(chǔ)能電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，使甘肅初級(jí)有色金屬原材料產(chǎn)業(yè)向高端裝備制造業(yè)方向發(fā)展。
(4)將甘肅電網(wǎng)建設(shè)成為大規(guī)模使用儲(chǔ)能系統(tǒng)的試點(diǎn)電網(wǎng)，并對(duì)儲(chǔ)能電價(jià)給予補(bǔ)貼
隨著技術(shù)的進(jìn)步，儲(chǔ)能成本下降很快，平均成本已降到1.2―1.5元/kwh。但是沒(méi)有補(bǔ)貼的儲(chǔ)能系統(tǒng)都難以維持。因此建議國(guó)家對(duì)甘肅電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)就像支持光伏一樣予以電價(jià)補(bǔ)貼。對(duì)光伏的補(bǔ)貼造就了世界上最大的光伏制造業(yè)和光伏應(yīng)用市場(chǎng)，對(duì)儲(chǔ)能的補(bǔ)貼同樣能夠取得很好的效果。建議對(duì)甘肅電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)先補(bǔ)貼，使配套了儲(chǔ)能系統(tǒng)的甘肅電網(wǎng)率先在全國(guó)起到示范作用。優(yōu)先補(bǔ)貼甘肅的理由有兩方面：第一，甘肅棄風(fēng)、棄光率全國(guó)最高;第二，甘肅擁有豐富的儲(chǔ)能材料資源和廢舊電池回收基礎(chǔ)設(shè)施，能夠發(fā)揮出儲(chǔ)能循環(huán)經(jīng)濟(jì)的規(guī)模效應(yīng)。優(yōu)先給予甘肅儲(chǔ)能補(bǔ)貼能夠起到事半功倍的效果。
(5)將甘肅電網(wǎng)建設(shè)成為以開(kāi)發(fā)利用新能源為主、逐步縮減火電份額的智能電網(wǎng)
截至2014年12月31號(hào)，甘肅風(fēng)光新能源裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到總裝機(jī)的37%，如果加上水電裝機(jī)813萬(wàn)千瓦，甘肅風(fēng)光水新能源裝機(jī)已經(jīng)超過(guò)總裝機(jī)容量的56%。如果以目前新能源發(fā)展速度，到2020年甘肅風(fēng)光水新能源裝機(jī)將達(dá)到總裝機(jī)容量的80%以上。因此建議甘肅省在支持新能源發(fā)展的同時(shí)，逐步減少火電比例，關(guān)停一批裝機(jī)容量小的火電機(jī)組，使甘肅省率先成為大規(guī)模使用新能源的重點(diǎn)省份。同時(shí)隨著新能源占比的迅速提高，將倒逼儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。儲(chǔ)能技術(shù)是智能化使用能源，解決能源危機(jī)的重要技術(shù)發(fā)展方向，也是發(fā)展智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)工作。甘肅發(fā)展儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)和電解鋁產(chǎn)業(yè)就是有效配合新能源快速發(fā)展的需要，使以開(kāi)發(fā)利用新能源為主的甘肅電網(wǎng)能夠高效率接受新能源電力，同時(shí)還能保證電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。
(6)重視鋁空氣電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將開(kāi)發(fā)鋁空氣電池技術(shù)作為替代石油資源的重點(diǎn)技術(shù)給予支持
前面已經(jīng)提到美國(guó)和以色列研制的鋁空氣動(dòng)力電池續(xù)駛里程已經(jīng)超過(guò)燃油車(chē)，使用成本與燃油車(chē)相當(dāng)，但是使用鋁空氣電池可以做到零排放，放電產(chǎn)物可以循環(huán)使用，這是燃油車(chē)所無(wú)法比擬的，其發(fā)展前景普遍被人們看好。汽車(chē)用鋁空氣電池能夠顯著增加鋁消費(fèi)量，對(duì)化解電解鋁產(chǎn)能過(guò)剩具有重要意義。電解鋁是一種能源戰(zhàn)略金屬，隨著鋁空氣電池的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化日趨成熟，將在國(guó)家能源戰(zhàn)略安全方面發(fā)揮重要作用。
以上觀點(diǎn)是筆者對(duì)有色金屬在儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用以及儲(chǔ)能電池在新能源領(lǐng)域應(yīng)用探索研究的結(jié)果，是對(duì)儲(chǔ)能電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和商業(yè)模式探索研究的初步認(rèn)識(shí)。有些觀點(diǎn)不一定正確，歡迎有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、企業(yè)家、專(zhuān)家提出寶貴意見(jiàn)，共同為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。
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