甘肅省發(fā)展儲能產業(yè)對策思考

1、甘肅省發(fā)展儲能產業(yè)對策思考摘要：本文介紹了儲能產業(yè)發(fā)展概況，介紹了有色金屬在儲能產業(yè)上的應用，提出甘肅省通過新能源產業(yè)大發(fā)展來帶動儲能產業(yè)大發(fā)展，同時對解決甘肅新能源消納與外送提出了措施建議。關鍵詞：儲能 新能源 甘肅 有色金屬一、儲能產業(yè)發(fā)展概況儲能技術是指能量的儲存技術，目前主要是電能和熱能的儲能。全球儲能技術主要有物理儲能、化學儲能和電磁儲能等幾類。按照功能劃分功率型和能量型儲能。目前物理儲能中最成熟和最普遍的是抽水蓄能?；瘜W儲能分兩方面，一部分是有色金屬電解沉積儲能，比如電解鋁、電解鋅、電解鉛等。在電解沉積過程中把電能轉變?yōu)榛瘜W能儲存在析出金屬中，當用這些金屬制作成電池后再把化學能轉變

2、為電能釋放出來。這部分儲能容易被忽視，實際上就一次儲能量來說，電解沉積有色金屬要比其他儲能方式儲能量大得多。另一方面是以有色金屬為主要原材料制成的電池儲能，目前廣泛應用的儲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，這部分儲能為二次儲能。世界各國都很重視大容量儲能電池技術的研發(fā)與運用。目前全球儲能電池裝機規(guī)模已達840MW，其中美國360MW，日本裝機規(guī)模約為310MW，分別列第一和第二位。中國81MW，列第三位。杰里米.里夫金(Jeremy Rifkin)發(fā)現第三次工業(yè)革命的支柱包括以下五個：可再生能源、分布式發(fā)電、儲能技術、電動車和能源互聯網。其中儲能是第三次工業(yè)革命的支

3、柱之一。儲能技術能夠解決新能源發(fā)電的隨機性、波動性問題，其功能主要是平抑、穩(wěn)定風能、太陽能等間歇式可再生能源發(fā)電的輸出功率，提高電網接納間歇式可再生能源能力，使大規(guī)模風電及太陽能發(fā)電方便、可靠地并入常規(guī)電網。因此儲能對提高新能源利用率和穩(wěn)定電網運行起重要作用。國家能源委員會專家咨詢委員會主任、原國家能源局局長張國寶認為：在解決可再生能源并網難的問題中，儲能產業(yè)在市場中獲得了發(fā)展的重要契機。同時隨著儲能電池技術的發(fā)展，使得汽車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，在新能源產業(yè)大發(fā)展的背景下，儲能電池產業(yè)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。伴隨著甘肅新能源的快速發(fā)展，外送和消納問題日趨突出，外送電

4、網建設速度遠遠跟不上新能源發(fā)展速度。是否為了解決新能源電力遠距離外送問題必須大規(guī)模新建電網通道?能否通過先消納后外送的方式?比如通過電解沉積有色金屬，然后外送有色金屬。將有色金屬作為電能轉移的載體?，F將有色金屬在儲能電池產業(yè)上的應用情況、甘肅省發(fā)展儲能電池產業(yè)和解決新能源消納和外送等有關問題進行討論。二、有色金屬在儲能電池產業(yè)上的應用情況儲能電池原材料主要是各種有色金屬，目前廣泛使用的儲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程就是一個充電過程。儲能電池產業(yè)是有色金屬的主要消費領域之一

5、。甘肅省是我國著名的有色金屬資源大省，2014年甘肅省有色行業(yè)生產十種有色金屬360.53萬噸(其中銅90萬噸、鋁225萬噸、鉛1.99萬噸、鋅27.35萬噸、鎳16.13萬噸)，約占全國有色金屬總產量的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業(yè)鏈。下面就甘肅省有色金屬在儲能電池產業(yè)上的應用介紹如下：(1)鉛的應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98%以上)等優(yōu)點，是世界上各類電池中產量最大、

6、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。我國的汽車工業(yè)和電動車產業(yè)發(fā)展很快，對起動電池和動力電池需求很大，因此帶動國內鉛蓄電池業(yè)迅猛發(fā)展，鉛的消費量在急劇增多。我國2014年鉛酸蓄電池耗鉛量達400多萬噸。鉛酸電池技術進步很快，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，在新能源儲能和動力電池領域得到積極推廣。隨著技術的不斷進步，鉛酸電池仍將是儲能和動力電池領域主要電池之一。(2)鋅的應用鋅在電池工業(yè)中作為負極材料主要用來生產鋅錳電池、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，我國是鋅錳電池生產大國，2014年產量近200億只。鋅空氣電池是

7、比能量很高的一種電池，目前以鋅空氣電池為動力源的公交汽車已經投入試運行。液體循環(huán)式鋅空氣電池和鋅溴液流電池技術進步很快，有望在新能源儲能領域大顯身手;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主要的鉛鋅生產基地，具有回收處理鉛電池和鋅電池的優(yōu)越條件。(3)鋁的應用鋁在電池工業(yè)中有四種應用形式：第一種是作電極合金添加劑，比如在生產鎳氫電池負極材料儲氫合金過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，電解鋁產業(yè)發(fā)達，境內有酒鋼

8、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1噸電解鋁平均綜合電耗為13500度左右。2014年全國電解鋁產量達2438萬噸，耗電量達3300億千瓦時，約占全國總用電量的6%7%。在電解析出過程中除一小部分電能變?yōu)闊崮軗p失掉外，大部分電能轉變?yōu)榛瘜W能儲存在了電解鋁中。美國鋁業(yè)公司(Alcoa)和以色列Phinergy公司聯合開發(fā)的鋁空氣電池性能優(yōu)良，100公斤金屬鋁板(負極)續(xù)航里程可以達到1600公里，據稱該電池的壽命可達20到30年。其能量來源就是鋁電解過程中充入電解鋁中的電能，因此金屬鋁可以充當電力轉移的載體。(4)銅的應用銅在電池中的應用主

9、要把銅制成銅箔，作為鋰離子電池的負極材料的附著體和集電體。近年來，鋰離子電池產業(yè)發(fā)展很快，對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這種銅箔的基本條件。目前國內主要銅箔生產廠家的主要技術力量就是該廠輸出的。(5)鋰的應用鋰主要用來制造鋰電池，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動力電池已經開始大

10、量使用，在新能源儲能領域也在大量使用。(6)鎳的應用主要用作鎳電池的電極材料。另外還用來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能電池材料對我國鎳系列電池的發(fā)展起著舉足輕重的作用。本世紀以來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的混合動力汽車上得到大規(guī)模使用。鋅鎳電池也在快速產業(yè)化。隨著鎳氫電池和鎳鋅電池的技術進步，將在汽車動力和新能源儲能電池領域得到廣泛應用。(7)鈷的應用鈷在二次電池領域的應用量很大，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，但鈷酸鋰仍然是主要正極材料的之

11、一。目前手機、筆記本電腦等小型電子設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能材料對我國鋰離子電池產業(yè)發(fā)展起著重要作用。(8)稀土金屬的應用用來制造鎳氫電池負極材料儲氫合金。近些年來鎳氫電池受到鋰離子電池的擠壓，市場規(guī)模在縮小，但在電動工具和混合動力汽車領域仍占主導地位。因此對儲氫合金的需求仍然很大，從而促使我國的儲氫合金材料得到了快速發(fā)展，質量水平和產量規(guī)模均有較大提高。在稀土儲氫合金中，稀土的含量只有32%左右，而鎳占50%，鎳是稀土儲氫合金的主要成分。甘肅鎳資源對我國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

12、電解沉積直流用電量最大，平均達到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。甘肅省相關企業(yè)在儲能電池產業(yè)方面做了大量工作。金川公司是國內最大的鎳鈷儲能電池材料生產企業(yè);甘肅稀土公司儲氫合金年生產能力達1000噸;白銀有色股份有限公司的銅、鉛、鋅、鋁等有色金屬是儲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，產能居全國第一位。甘肅大象能源科技有限公司儲能電池材料產能達到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)性能達到5000次

13、以上，具備在儲能領域大規(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能電池材料以及動力電池和儲能電池的生產準備。上述單位的積極努力為甘肅省發(fā)展儲能電池產業(yè)奠定了堅實基礎。三、甘肅省發(fā)展儲能產業(yè)的必要性(1)甘肅新能源產業(yè)快速發(fā)展的需要到2014年底，甘肅全省發(fā)電總裝機達到4187.2萬千萬，其中火電1849.55萬千瓦、水電813.22萬千瓦、風電裝機達到1007.6萬千瓦(裝機容量居全國第二);光伏發(fā)電裝機容量達到516.8萬千瓦(裝機容量居全國第一)。風光新能源規(guī)模逼近火電，成為甘肅第二大電源，裝機容量躍居全國省級電網首位。對于風光等新能源發(fā)電，如果裝機比重在10%以下，傳

14、統(tǒng)技術可以基本保障電網的安全穩(wěn)定;當裝機比重超過20%，就需要利用儲能技術來減少波動性與間歇性，避免對電網造成沖擊。而甘肅省風光新能源裝機容量已超過總裝機容量的37%，如此高的新能源裝機比例，在沒有儲能系統(tǒng)的配合下，新能源發(fā)電和電網很難高效安全運行。據2015年15月統(tǒng)計數據顯示，五大發(fā)電集團旗下的甘肅新能源公司棄風、棄光限電比例分別超過30%和40%。2014年甘肅省內最大用電負荷為1240萬千瓦。但去年年底甘肅風光新能源裝機容量已達1524萬千瓦。我們可以設想一下，如果甘肅電網能夠采用成熟的儲能技術和水電來調峰、調頻，那么甘肅可以在全國率先關閉境內所有火電，全部依靠風、光、水新能源就可以滿

15、足全省用電需求，其減排意義十分重大。只是現在儲能電池經濟性還不夠好，但是我們相信隨著儲能電池技術的不斷進步，成本的不斷降低，這一天將會很快到來。(2)延長有色金屬產業(yè)鏈的需要有色金屬工業(yè)是甘肅省的主導產業(yè)，省內各企業(yè)在延伸有色金屬產業(yè)鏈方面下了很大功夫，想了很多辦法。但產業(yè)鏈延伸的程度很不盡人意。目前只能生產小部分鎳、鈷、銅、鉛、鋅和稀土延伸產品。深加工產品占有色金屬總產值的比例不足20%。造成這種現狀的根本原因就是甘肅省遠離有色金屬延伸產品的消費市場。但是隨著甘肅及西北地區(qū)新能源產業(yè)的快速崛起，對儲能電池的需求在快速增長，為甘肅省發(fā)展儲能材料和儲能電池產業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。甘肅省已經具備

16、了發(fā)展儲能電池產業(yè)的良好條件，廣闊的市場需求和豐富的原材料資源將為甘肅儲能電池產業(yè)集群發(fā)展提供強有力的支撐。(3)發(fā)展循環(huán)經濟的需要甘肅省是全國第一個國家級循環(huán)經濟示范區(qū)。白銀市和金昌市是甘肅省重要的以有色金屬為主導產業(yè)的城市。兩市都具有發(fā)展有色金屬循環(huán)經濟的基礎和優(yōu)勢。充分發(fā)揮兩市的有色金屬冶煉和再生優(yōu)勢，在兩市集中建立儲能材料和儲能電池生產基地。在風電和光伏發(fā)電廠廣泛推廣使用儲能電池，使儲能電池系統(tǒng)在調峰、調頻、穩(wěn)定電網運行中發(fā)揮重要作用。在省內建立起儲能電池材料儲能電池制造儲能電池應用廢舊儲能電池集中回收處理再生有色金屬的完整的循環(huán)經濟產業(yè)鏈。儲能電池的集中生產、集中使用、集中回收再生處

17、理的模式，有利于提高市場集中度，減少廢舊電池對環(huán)境的污染，便于充分發(fā)揮儲能電池循環(huán)經濟產業(yè)鏈的規(guī)模效應，可以有效降低儲能電池綜合成本，提高了電池的再生利用率。如果建成這種循環(huán)模式，將會在儲能產業(yè)發(fā)展中起到很好的示范作用，為甘肅有色金屬產業(yè)鏈延伸，發(fā)展儲能電池產業(yè)集群創(chuàng)造更加有利的條件。(4)實現轉型跨越的需要甘肅省地處內陸，是我國經濟欠發(fā)達地區(qū)。近幾年通過新能源產業(yè)的大發(fā)展，給甘肅經濟發(fā)展注入了強大活力。但隨著新能源裝機容量的不斷增加，對電網穩(wěn)定性的影響愈來愈大，棄風、棄光限電現象愈來愈嚴重，新能源利用率持續(xù)降低。這些問題的不斷顯現必將促進儲能電池產業(yè)和電解沉積有色金屬冶煉業(yè)的快速發(fā)展。因此甘

18、肅省只要牢牢抓住新能源迅猛發(fā)展的良好機遇，通過新能源產業(yè)帶動儲能產業(yè)快速發(fā)展，從而促進甘肅省有色金屬產業(yè)向高端制造業(yè)方向發(fā)展。同時隨著新能源產業(yè)的大發(fā)展，新能源消納問題將會愈來愈突出，必將促進消納能力極強的電解沉積有色金屬冶煉業(yè)快速發(fā)展，對傳統(tǒng)有色金屬冶煉業(yè)進行改造提升、擴大生產規(guī)模也具有很大的促進作用。就像本文的三個關鍵詞：儲能、有色金屬、新能源，新能源產業(yè)的快速發(fā)展必將促進儲能產業(yè)快速發(fā)展，儲能產業(yè)的快速發(fā)展必將促進有色金屬新材料產業(yè)快速發(fā)展，這三個產業(yè)緊密聯系、相輔相成，必將成為甘肅新的經濟增長極。四、甘肅省發(fā)展儲能產業(yè)的政策機遇和比較優(yōu)勢(1)政策機遇當前甘肅省發(fā)展儲能產業(yè)的政策環(huán)境非

19、常好，西部大開發(fā)、國務院辦公廳關于進一步支持甘肅經濟社會發(fā)展的若干意見等都給甘肅省發(fā)展儲能電池產業(yè)提供了前所未有的政策機遇。2010年可再生能源法修正案中第一次提到儲能的發(fā)展。 2011年10月20日，國家發(fā)改委對外發(fā)布了當前優(yōu)先發(fā)展的高技術產業(yè)化重點領域指南(2011年度)，在"先進能源"一項中，動力電池及儲能電池首次出現并排在風電、光伏、生物質能之前，成為指南優(yōu)先提及的領域。2015年國家能源局下發(fā)關于推進新能源微電網示范項目建設的指導意見，微電網儲能補貼政策正在醞釀出臺，十三五的儲能規(guī)劃也在研究論證中。儲能大發(fā)展的帷幕即將拉開。(2)市場需求的優(yōu)勢甘肅省是我國光伏發(fā)電

20、和風力發(fā)電的重點省份，光伏和風電裝機分別繼續(xù)穩(wěn)居全國第一和第二位，其中風電于2014年末超越水電，成為甘肅第二大電源，裝機占比近1/4。但是這個風光無限的新能源大省所面臨消納問題依然嚴峻。大規(guī)模新能源接入將會給電網安全運行造成危害，導致棄風、棄光時常發(fā)生，新能源利用效率低下。解決這個問題，必然需要大規(guī)模發(fā)展儲能電池產業(yè)，平抑風光新能源的間歇性和不穩(wěn)定性。另外一個是甘肅嚴重過剩的電力外送問題，目前的共識是加大電網外送通道建設，將甘肅新能源送往電力需求量較大的華北華中地區(qū)。但是電網通道建設投資大，長距離輸送電力損耗嚴重，同時還存在受電端不能及時接受電力的問題。因此就地消納就成為解決電力嚴重過剩的主

21、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)儲能原材料優(yōu)勢甘肅省具有豐富的儲能電池原材料，盛產鎳、鈷、鉛、鋅、銅、鋁、稀土、碳酸鋰等儲能原材料，尤其金川公司的鎳鈷儲能材料在國內具有舉足輕重，這些優(yōu)勢為甘肅省發(fā)展儲能電池產業(yè)提供了豐富的原材料資源保障。同時甘肅省是我國有色金屬生產大省，電解沉積有色金屬產業(yè)基礎雄厚，可以很好的解決豐富電力資源就地消納問題。五、甘肅省發(fā)展儲能產業(yè)的措施建議甘肅新能源產業(yè)經過幾年來的高速發(fā)展，出現的問題可歸結為以下兩方面：一個是豐富的電力資源外送和就地消納問題;第二個是大規(guī)模新能源難以接入電網問題。這兩個問題的存在，表面上看給甘肅新能

22、源產業(yè)發(fā)展帶來瓶頸和阻力，但是經過深入研究我們發(fā)現，這些問題的出現并日趨嚴重給甘肅省儲能產業(yè)的發(fā)展帶來了難得發(fā)展機遇。下面就解決這兩方面問題提出幾點措施和建議：(1)將華中華北以及沿海一帶的閑置電解鋁產能向甘肅轉移，解決新能源就地消納和外送問題2014年甘肅全省新能源年送出電量超過145億千瓦時，主要輸送到青海、山東和華中地區(qū)，但三地接受外來電力的需求正在明顯衰減。預計2015年只能外送110億千瓦時左右。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。同時建設遠距離電網通道面臨著投資大、線路損耗嚴重、維護費用高、對沿線生態(tài)環(huán)境造成破壞等問題。而發(fā)展電解鋁產業(yè)則不會出現這些問題。因此電網通道建設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題，建議先采用就地消納，后外送的方式。就是通過大力發(fā)展電解鋁項目，在電解沉積過程中，將電能轉變?yōu)榛瘜W能充入電解鋁，第二步將鋁錠外送出省，可實現電能向外轉移。目前我國鋁冶煉企業(yè)開工率已跌至70%。閑置產能近1000萬噸，電解鋁行業(yè)普遍虧損嚴重，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，對當地造成嚴重污染。因此向甘肅轉移電解鋁產能正當其時。(2)將甘肅建設成為利用新能源發(fā)展電解鋁產業(yè)的示范區(qū)，并對電解鋁項目給予電價優(yōu)惠與