前段時間，筆者對于美國取消中國光伏行業(yè)關(guān)稅（201調(diào)查）背后的“來龍去脈”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，了解了氫儲能相關(guān)情況，并對目前的儲能技術(shù)發(fā)展近況進(jìn)行了交流。

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

為什么要進(jìn)行電儲能？因為發(fā)電廠所供應(yīng)的電力是持續(xù)不斷的，以水利發(fā)電為例，一旦發(fā)電開始，就會穩(wěn)定輸出電流，但是居民用電量在不同的時間段，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)電廠不可能頻繁地開啟關(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)，就需要將低谷時期的電能儲存起來，在用電高峰是再將儲存的電力輸出，緩解用電高峰。

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

大規(guī)模電力儲存，使用最多的技術(shù)是抽水蓄能，國內(nèi)對這項技術(shù)的使用已經(jīng)非常成熟，中國抽水蓄能裝機(jī)容量已是世界第一。而對于小規(guī)模電力儲存，使用最多的是化學(xué)電池儲能，我們最常見的電動公交車就是利用化學(xué)電池儲能，使用便捷，無尾氣排放。

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

抽水蓄能與化學(xué)電池儲能 成熟的儲能技術(shù)

在大規(guī)模儲能方面，我們國家目前應(yīng)用最廣泛的是抽水蓄能。大型的電力企業(yè)，如：國家電網(wǎng)、三峽集團(tuán)等，已經(jīng)在地理條件合適的地區(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，國家電網(wǎng)有限公司開工建設(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可替代的優(yōu)點(diǎn)。在居民用電低谷時將水抽取到地勢高的地方儲存起來，在用電高峰時進(jìn)行發(fā)電。人們一般對“抽水蓄能電站如何運(yùn)行”的問題存在疑惑，實際上，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，進(jìn)行抽水蓄能。而且，據(jù)專家透露，東方 電氣公司已經(jīng)為中國電網(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)，地勢平坦，無法抽水蓄能形成高水位差，難以將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能。對于環(huán)境也存在影響，蓄水后，周邊生態(tài)肯定會受到影響，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)能儲存起來，它具有分布式儲能特點(diǎn)，直接面向用戶，按照用戶需求就地供應(yīng)能量，滿足中、小型電能需求（如：電動汽車用電需求）。

不過，化學(xué)電池能量密度低，大約是汽油的二十分之一，所以電動汽車只能在有限的范圍內(nèi)行使。電池的突破難以實現(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汽車活動范圍還無法有效改善。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，但目前還沒有制造商將它們用在汽車上。

電化學(xué)儲能在環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)性和儲量大小上的劣勢明顯，一定時期內(nèi)無法取代抽水蓄能。不過，在多種非抽蓄儲能技術(shù)中，電化學(xué)儲能被認(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。近幾年我國電化學(xué)儲能市場發(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)儲能仍無法實現(xiàn)大規(guī)模推廣

氫儲能備受關(guān)注 原因何在

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

未來氫能應(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，在充電/補(bǔ)充燃料時間、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。

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多小時。

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

燃料電池對中國有許多優(yōu)勢，可以幫助中國減少對進(jìn)口能源和原材料的依賴，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)。但中國有另一解決方案，通過電解水產(chǎn)生氫氣，因為過去對可再生資源（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)，同時也解決了間歇性風(fēng)能和太陽能不能很好的融入電網(wǎng)的難題。

據(jù)估計，中國每年約有150千兆瓦的可再生能源發(fā)電量，它無法整合到電網(wǎng)中。國際氫燃料電池協(xié)會副秘書長表示，這些電能可用于為1800萬輛乘用車提供動力，中國不需要擔(dān)心氫氣供應(yīng)。

國內(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)備采購時，選用的是美國的設(shè)備。膜電極上噴涂的催化劑目前主要由美國或日本進(jìn)口，國內(nèi)對于催化劑這種新材料的研究與國外還有差距。

氫燃料電池制造的上游設(shè)備和原材料目前還需要依賴國外，這與十年前的中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況有點(diǎn)類似，制造電池板的設(shè)備和多晶硅原材料需要依賴進(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，但是對于氫燃料電池非常關(guān)鍵。鉑金屬的高價值，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，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）