你所熟知的电池,可能是手机中的锂离子电池,电瓶车中的铅酸电池,或者是在新闻上经常出现的磷酸铁锂电池等等。电池能向外输出电能,但我们却一直找不到“电池”中的“池”在哪。但如果我们采用更宏观的视角就能发现,电网用的“电池”,真的是一个储存电能的大水池。
人类最早使用的电池——伏打电池,就是用电解液将不同的金属串联起来,通过电化学反应产生电动势。这种电池使用过程中,必须有液态的电解液才能让电池稳定提供电动势,这类设备也因此得名“电池”。后来为了方便使用,电解液被制成糊状,电池就变成了干电池。尽管现有的多数电池中并没有一个“水池”,但电池这种叫法仍然约定俗成地流传了下来。
而现在,随着我们的能源结构快速向新能源转型,电网对电能储存的要求快速提升,我们需要给电网专用的电池。抽水蓄能电站就是多种电网储能技术中储能规模最大,较为成熟的一种。经过两个多世纪的发展后,电网使用的电池似乎又回归了它字面的意思——一个储存电能的水池。
随着新能源的快速推进,光伏和风力发电不稳定的特性让发电侧也出现了较大的储能需求,抽水蓄能电站的建设也逐渐提速。5月,河北丰宁抽水蓄能电站上水库顺利下闸蓄水,很快就能投入使用。届时,它将以360万千瓦的装机容量取代300万千瓦的美国巴斯康蒂抽水蓄能电站,成为世界上最大的抽水蓄能电站,同时可以说是世界上最大的“电池”。
以丰宁抽水蓄能电站为例,它拥有上下两个水库,上水库库容为5800万立方米,下水库库容为6070万立方米,落差425米。大多数抽水蓄能电站的综合效率能达到75%以上。以该电站为例,经过计算可知,上水库中每千克水平均储存了0.0009度电。虽然只有蓄电池每千克0.04度的1/50左右,但水库依然可以凭借庞大的储能规模碾压了传统的蓄电池。
电网中当然也存在直接用电池储能的电站,但相对而言成本较高,电池报废后造成环保问题也不容忽视。随着电动汽车的快速推广,动力电池的产能也在近几年飙升,动力电池的回收是一个巨大的问题。自然,电池的梯次利用被提上了日程。在电动车动力电池衰减到报废程度后,虽然不满足动力电池标准,但仍然有机会让储能电站来使用。但理想很丰满,现实却又那么骨感。
电池本身是含能材料,如果没有合适的安全管理措施,污染、起火甚至爆炸的风险都时刻存在。