前段時(shí)間，筆者對(duì)于美國(guó)取消中國(guó)光伏行業(yè)關(guān)稅（201調(diào)查）背后的“來(lái)龍去脈”進(jìn)行了梳理，在文章的最后，提到由于“531新政”和光伏技術(shù)價(jià)格跟著成本一起降低，獲利有限，一些公司已經(jīng)把目光投向了儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)。恰巧的是，上星期受邀參觀了一家大型電力設(shè)備制造公司的氫燃料電池制造，了解了氫儲(chǔ)能相關(guān)情況，并對(duì)目前的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展近況進(jìn)行了交流。

這里所說(shuō)的儲(chǔ)能主要是針對(duì)電儲(chǔ)能，將電能儲(chǔ)存起來(lái)的技術(shù)。按照儲(chǔ)存介質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，可以分為機(jī)械類(lèi)（抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能）、電氣類(lèi)（超級(jí)電容儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能）、電化學(xué)類(lèi)（各種二次充電電池）、熱儲(chǔ)能（儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷）、化學(xué)類(lèi)（合成天然氣和氫氣儲(chǔ)能）。前面所說(shuō)氫燃料電池就是氫儲(chǔ)能的關(guān)鍵一環(huán)。

為什么要進(jìn)行電儲(chǔ)能？因?yàn)榘l(fā)電廠(chǎng)所供應(yīng)的電力是持續(xù)不斷的，以水利發(fā)電為例，一旦發(fā)電開(kāi)始，就會(huì)穩(wěn)定輸出電流，但是居民用電量在不同的時(shí)間段，用電的需求不同，白天是用電高峰，夜晚進(jìn)入用電低谷。那么夜晚多余的電力怎么處理？發(fā)電廠(chǎng)不可能頻繁地開(kāi)啟關(guān)閉發(fā)電機(jī)組。所以為了避免夜晚電站的電力的浪費(fèi)，就需要將低谷時(shí)期的電能儲(chǔ)存起來(lái)，在用電高峰是再將儲(chǔ)存的電力輸出，緩解用電高峰。

當(dāng)然，這是針對(duì)大規(guī)模電力剩余進(jìn)行儲(chǔ)能，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，企業(yè)或居民建立自發(fā)自用的電力設(shè)備，通常利用小型的儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存電力，供企業(yè)或家庭使用。而前者的大型儲(chǔ)能與后者的小型儲(chǔ)能所需要的技術(shù)是不同的。

大規(guī)模電力儲(chǔ)存，使用最多的技術(shù)是抽水蓄能，國(guó)內(nèi)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的使用已經(jīng)非常成熟，中國(guó)抽水蓄能裝機(jī)容量已是世界第一。而對(duì)于小規(guī)模電力儲(chǔ)存，使用最多的是化學(xué)電池儲(chǔ)能，我們最常見(jiàn)的電動(dòng)公交車(chē)就是利用化學(xué)電池儲(chǔ)能，使用便捷，無(wú)尾氣排放。

不過(guò)相比于前兩者，氫儲(chǔ)能因其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也成為儲(chǔ)能界的“新寵兒”，歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家早在很多年前就對(duì)氫儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行研究。中國(guó)氫儲(chǔ)能雖然發(fā)展晚，但在近期政策的引導(dǎo)下，也成開(kāi)始成為了熱門(mén)投資方向和研究領(lǐng)域。

抽水蓄能與化學(xué)電池儲(chǔ)能 成熟的儲(chǔ)能技術(shù)

在大規(guī)模儲(chǔ)能方面，我們國(guó)家目前應(yīng)用最廣泛的是抽水蓄能。大型的電力企業(yè)，如：國(guó)家電網(wǎng)、三峽集團(tuán)等，已經(jīng)在地理?xiàng)l件合適的地區(qū)（上下游能夠形成水位落差）建立有大型抽水蓄能電站。今年2月，國(guó)家電網(wǎng)有限公司開(kāi)工建設(shè)河北撫寧、吉林蛟河、浙江衢江、山東濰坊、新疆哈密抽水蓄能電站。此前，三峽集團(tuán)也投資建設(shè)了浙江天荒坪與內(nèi)蒙古呼和浩特抽水蓄能電站。

眾所周知，抽水蓄能在調(diào)頻、調(diào)相、事故備用和削峰填谷方面有著無(wú)可替代的優(yōu)點(diǎn)。在居民用電低谷時(shí)將水抽取到地勢(shì)高的地方儲(chǔ)存起來(lái)，在用電高峰時(shí)進(jìn)行發(fā)電。人們一般對(duì)“抽水蓄能電站如何運(yùn)行”的問(wèn)題存在疑惑，實(shí)際上，電站的抽水泵不是單獨(dú)存在的，它和發(fā)電機(jī)（水輪機(jī)）是一體的，即水流正向沖擊葉片，機(jī)組發(fā)電。葉片逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行抽水蓄能。而且，據(jù)專(zhuān)家透露，東方 電氣公司已經(jīng)為中國(guó)電網(wǎng)和三峽集團(tuán)集團(tuán)提供了這種蓄水發(fā)電一體的水輪機(jī)，這種抽水發(fā)電技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)較為成熟。

但是抽水蓄能也有缺點(diǎn)，它受到地理限制，在平原地區(qū)，地勢(shì)平坦，無(wú)法抽水蓄能形成高水位差，難以將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能。對(duì)于環(huán)境也存在影響，蓄水后，周邊生態(tài)肯定會(huì)受到影響，可能形成小氣候。而且，上游地下巖石是否可以承受巨大的水重力也需要評(píng)估。

與大型的抽水蓄能不同，化學(xué)電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，它具有分布式儲(chǔ)能特點(diǎn)，直接面向用戶(hù)，按照用戶(hù)需求就地供應(yīng)能量，滿(mǎn)足中、小型電能需求（如：電動(dòng)汽車(chē)用電需求）。

不過(guò)，化學(xué)電池能量密度低，大約是汽油的二十分之一，所以電動(dòng)汽車(chē)只能在有限的范圍內(nèi)行使。電池的突破難以實(shí)現(xiàn)，這是由于基本的物理學(xué)原理限制，因此，今天的鋰電池和電動(dòng)汽車(chē)活動(dòng)范圍還無(wú)法有效改善。有一些理論上的電池化學(xué)物質(zhì)，如鋰-硫和鋰-氧，有朝一日可能接近汽油，但目前還沒(méi)有制造商將它們用在汽車(chē)上。

電化學(xué)儲(chǔ)能在環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)性和儲(chǔ)量大小上的劣勢(shì)明顯，一定時(shí)期內(nèi)無(wú)法取代抽水蓄能。不過(guò)，在多種非抽蓄儲(chǔ)能技術(shù)中，電化學(xué)儲(chǔ)能被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的技術(shù)之一。與抽水蓄能相比，電化學(xué)儲(chǔ)能具有建設(shè)周期較短、選址要求低和建設(shè)規(guī)模靈活等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛。近幾年我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展迅速，但是由于經(jīng)濟(jì)性和續(xù)航性的制約，電化學(xué)儲(chǔ)能仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣

氫儲(chǔ)能備受關(guān)注 原因何在

氫未來(lái)可以作為像石油、天然氣一樣的化石原料進(jìn)行運(yùn)輸，而且無(wú)污染，能量密度高。作為動(dòng)力而言，氫氣的能量密度約為今天電池的三倍，延長(zhǎng)汽車(chē)的運(yùn)行里程沒(méi)有障礙，加氫速度快，比起電池充電節(jié)省時(shí)間。

未來(lái)氫能應(yīng)用的關(guān)鍵是燃料電池技術(shù)，它是一種把燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。氫燃料在裝置內(nèi)的催化劑作用下，與氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。這種燃料電池發(fā)電率高，反應(yīng)產(chǎn)物為無(wú)污染的水，反應(yīng)溫度低，噪聲小。

氫燃料電池與鋰電池各有優(yōu)缺點(diǎn)，細(xì)分下來(lái)，在充電/補(bǔ)充燃料時(shí)間、污染程度、續(xù)航里程、充電站成本、電池成本上，兩位各有強(qiáng)項(xiàng)。

比如氫燃料電池只需要幾分鐘就可以補(bǔ)充燃料，但鋰電池即使使用快速充電方法一般也得一個(gè)多小時(shí)。

氫燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域包括：發(fā)電系統(tǒng)、交通動(dòng)力和特種電源。以特種電源為例，軍隊(duì)使用的柴油發(fā)電機(jī)，會(huì)被敵方衛(wèi)星掃描檢測(cè)到軍隊(duì)的分布，而使用氫燃料電池可以有效避免這種情況。

燃料電池對(duì)中國(guó)有許多優(yōu)勢(shì)，可以幫助中國(guó)減少對(duì)進(jìn)口能源和原材料的依賴(lài)，像鋰電池需要許多貴金屬，如鈷、鋰和鎳，但大多數(shù)燃料電池僅需要鉑，作為催化劑，其水平為每千瓦約0.5至0.6克。

雖然大多數(shù)氫氣是由化石燃料（甲烷）產(chǎn)生的，并用于煉油和化學(xué)工業(yè)。但中國(guó)有另一解決方案，通過(guò)電解水產(chǎn)生氫氣，因?yàn)檫^(guò)去對(duì)可再生資源（風(fēng)能和光伏發(fā)電）的投資，產(chǎn)生了大量剩余的電力，可以可利用這些電能制氫，避免了電力的浪費(fèi)，同時(shí)也解決了間歇性風(fēng)能和太陽(yáng)能不能很好的融入電網(wǎng)的難題。

據(jù)估計(jì)，中國(guó)每年約有150千兆瓦的可再生能源發(fā)電量，它無(wú)法整合到電網(wǎng)中。國(guó)際氫燃料電池協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)表示，這些電能可用于為1800萬(wàn)輛乘用車(chē)提供動(dòng)力，中國(guó)不需要擔(dān)心氫氣供應(yīng)。

國(guó)內(nèi)的氫燃料電池技術(shù)瓶頸

氫燃料電池最核心的就是膜電極與催化劑，需要在膜電極上噴涂催化劑（含有鉑金屬），然后將膜電極與雙極板壓制在一起，形成膜燃料電池堆。在這方面，東方 電氣集團(tuán)走在前列，其膜電極產(chǎn)品已經(jīng)成功應(yīng)用于交通動(dòng)力，備用電源、發(fā)電等領(lǐng)域。

（氫燃料電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)）

但該集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人也表示，國(guó)內(nèi)公司可以制造膜電極制造設(shè)備，但是設(shè)備的效果不太理想，所以公司進(jìn)行膜電極制造設(shè)備采購(gòu)時(shí)，選用的是美國(guó)的設(shè)備。膜電極上噴涂的催化劑目前主要由美國(guó)或日本進(jìn)口，國(guó)內(nèi)對(duì)于催化劑這種新材料的研究與國(guó)外還有差距。

氫燃料電池制造的上游設(shè)備和原材料目前還需要依賴(lài)國(guó)外，這與十年前的中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況有點(diǎn)類(lèi)似，制造電池板的設(shè)備和多晶硅原材料需要依賴(lài)進(jìn)口。

氫燃料電池里面催化劑含有鉑金屬，這種金屬含量不高，但是對(duì)于氫燃料電池非常關(guān)鍵。鉑金屬的高價(jià)值，也是氫燃料電池高成本的主要原因。所以需要技術(shù)突破，在降低鉑金屬含量的同時(shí)，提高燃料電池的效率。同樣，如果氫燃料電池如果可以批量大規(guī)模生產(chǎn)，也可以將舊電池中的鉑金屬進(jìn)行回收再利用，降低成本。

（鉑金屬目前仍然是氫燃料電池最有效的催化劑）