在人類現(xiàn)代文明的發(fā)展中，電網(wǎng)是迄今為止建造的最復(fù)雜的系統(tǒng)工程之一，從發(fā)電，輸電，配電直到用電，電網(wǎng)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和我們普通百姓的日常生活無(wú)不息息相關(guān)。但目前實(shí)際狀況是：一方面?zhèn)鹘y(tǒng)電網(wǎng)存在智能化程度低、運(yùn)行效率低等諸多亟待解決的問(wèn)題，另一方面又面臨全球范圍內(nèi)氣候變暖、能源短缺的窘?jīng)r。2003年，美國(guó)能源部組織相關(guān)專家對(duì)電力工業(yè)的現(xiàn)狀和未來(lái)進(jìn)行反思和展望，提出了“智能電網(wǎng)”的概念。2010年中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司也明確提出了在2020年之前分三個(gè)階段實(shí)施智能電網(wǎng)建設(shè)的具體規(guī)劃。
發(fā)展智能電網(wǎng)的目標(biāo)是建設(shè)節(jié)能、環(huán)保、高效、可靠、穩(wěn)定的現(xiàn)代化電網(wǎng)，其中與之相配套的一個(gè)很重要的核心環(huán)節(jié)就是發(fā)展大規(guī)模的電力儲(chǔ)能技術(shù)。
首先建立大容量電力儲(chǔ)能裝置對(duì)電網(wǎng)的合理使用能起“削峰填谷”作用，即通過(guò)儲(chǔ)存電網(wǎng)夜間用電低谷時(shí)充足的閑余電能，然后到白天用電高峰時(shí)反饋輸出平抑，這樣可大大提高發(fā)電設(shè)備的利用效率，為國(guó)家節(jié)約巨額投資。我們知道為應(yīng)對(duì)因城市發(fā)展出現(xiàn)的用電快速遞增而造成電網(wǎng)不堪負(fù)荷的狀況，電力系統(tǒng)每年都要新增大量投資用于為電網(wǎng)擴(kuò)充容量的基本建設(shè)，但實(shí)際利用率卻非常低。以上海2004—2006年間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，為解決全市每年約200小時(shí)的高峰用電負(fù)荷，僅對(duì)電網(wǎng)側(cè)的投資每年就超過(guò)200億元之多，而為此形成的輸配電能力的年平均利用率卻不到2％，造成了很大的浪費(fèi)。
其次大容量電力儲(chǔ)能裝置的建立和發(fā)展還對(duì)提高供電可靠性和電能質(zhì)量起了關(guān)鍵作用。我們知道隨著煤、石油等天然能源的日益枯竭和環(huán)境污染日趨惡化，極大地促進(jìn)了世界各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)新能源，其中最具代表性的風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源發(fā)展極為迅速，但風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電受季節(jié)、氣象和地域條件的影響，具有明顯的不連續(xù)、不穩(wěn)定性，發(fā)出的電力波動(dòng)較大，可調(diào)節(jié)性差。這給傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來(lái)了不少的麻煩。經(jīng)測(cè)算，如果風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)占電網(wǎng)容量比例達(dá)20%以上，則電網(wǎng)的調(diào)峰能力和安全運(yùn)行將面臨巨大挑戰(zhàn)，而電力儲(chǔ)能技術(shù)恰恰就是在很大程度上解決了風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電的隨機(jī)性、間隙性和波動(dòng)性等問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)其發(fā)電的平滑輸出，并能有效調(diào)節(jié)因發(fā)電引起的電網(wǎng)相關(guān)參數(shù)波動(dòng)，使大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電能方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。
眼下世界上儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展歸納起來(lái)主要有物理儲(chǔ)能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等）、電化學(xué)儲(chǔ)能（如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級(jí)電容器等）和電磁儲(chǔ)能（如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等）這三大類。我們知道物理儲(chǔ)能是目前世界上相對(duì)較成熟也是實(shí)際應(yīng)用較早的一種儲(chǔ)能方式，其能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)70-75％左右，但因受地形和地質(zhì)方面的條件限制，不具備大規(guī)模推廣應(yīng)用前景。電磁儲(chǔ)能技術(shù)則很昂貴，現(xiàn)在還沒(méi)有提到商業(yè)化的議事日程上來(lái)。相比之下，當(dāng)今儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展最快的要數(shù)電化學(xué)儲(chǔ)能，其中鈉硫電池是電力儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展中崛起的一枝新秀。
鈉硫電池是美國(guó)福特（Ford）公司于1966年首先發(fā)明公布的，至今才40多年的歷史。作為新型儲(chǔ)能電池，鈉硫電池具備許多誘人之處：一是比能量高，可達(dá)100Wh Kg-1以上，是鉛酸電池的3倍；二是可制備成大容量電池，單體電池容量達(dá)600安時(shí)以上，能滿足儲(chǔ)能需求；三是充放電轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)到80%；四是循環(huán)壽命長(zhǎng)，預(yù)計(jì)將超過(guò)15年。當(dāng)然，鈉硫電池也有不足之處，其工作溫度是300-350℃，需一定的加熱保溫，但采用真空絕熱保溫技術(shù)，已完全可解決這一問(wèn)題。目前鈉硫電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件日趨成熟，日本在2002年率先開(kāi)始將鈉硫電池納入商品化實(shí)施階段，已建成運(yùn)行包括世界上最大規(guī)模（9.6MW）的儲(chǔ)能鈉硫電池裝置在內(nèi)的大小不等的100多座儲(chǔ)能電站，2009年NGK鈉硫電池海內(nèi)外訂單量已達(dá)600MW。中國(guó)是繼日本之后第二個(gè)進(jìn)行研制大容量?jī)?chǔ)能用鈉硫電池國(guó)家，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所集過(guò)去幾十年研制鈉硫電池的技術(shù)儲(chǔ)備與上海電力公司合作，于2006年底自行研制成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的650安時(shí)大容量?jī)?chǔ)能用的鈉硫單體電池（見(jiàn)圖示），并于2010年上海世博會(huì)期間示范運(yùn)行了100KW/800KWh的鈉硫電池儲(chǔ)能裝置（見(jiàn)圖示）。目前中國(guó)儲(chǔ)能用的鈉硫電池發(fā)展已正在進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的前期準(zhǔn)備階段。
綜上所述，大力發(fā)展電力儲(chǔ)能技術(shù)，為智能電網(wǎng)配套建設(shè)大規(guī)模高效儲(chǔ)能裝置，這既可以緩解發(fā)電與用電的時(shí)差矛盾，又可以解決風(fēng)能和太陽(yáng)能等間歇式可再生能源發(fā)電直接并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，調(diào)節(jié)電能質(zhì)量。很明顯電力儲(chǔ)能技術(shù)的重要性不容置疑。沒(méi)有電力儲(chǔ)能，智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)是根本不可能的，并且隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，電力儲(chǔ)能技術(shù)必將成為電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行必不可少的技術(shù)支撐，具有非常巨大的潛在市場(chǎng)。
當(dāng)然電力儲(chǔ)能現(xiàn)還存在著需要解決的這樣那樣問(wèn)題，在技術(shù)上還有待于進(jìn)一步地完善和提高，尤其對(duì)儲(chǔ)能電池來(lái)說(shuō)，其性能提高和成本降低將是影響儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最為關(guān)鍵因素。我們深信前途是光明的，道路是曲折的，只要我們堅(jiān)持不懈地去為之努力，電力儲(chǔ)能應(yīng)用的輝煌明天就一定會(huì)早日到來(lái)。
