綠色發(fā)展視域下電化學(xué)儲能技術(shù)在體育產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用探索

蔡 冠 藍(lán)

（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院體育與公共藝術(shù)部，河南 鄭州 450046）

從20 世紀(jì)70 年代開始，電化學(xué)儲能技術(shù)(electrochemical energy storage technology)被認(rèn)為是最有可能替代傳統(tǒng)大規(guī)模儲能技術(shù)的儲能形式。隨著電化學(xué)能源技術(shù)在各種應(yīng)用領(lǐng)域中的不斷發(fā)展，將電化學(xué)儲能和其他多種技術(shù)相結(jié)合以解決分布式能源發(fā)電的波動性、隨機(jī)性等問題，成為了儲能領(lǐng)域最重要的研究方向之一。在國家大力支持科技創(chuàng)新的背景下，國內(nèi)電化學(xué)儲能市場快速發(fā)展，市場規(guī)模從2014 年的2.6 億元增長至2019 年的12.7億元。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，在體育產(chǎn)業(yè)中開展電化學(xué)儲能項(xiàng)目主要有兩個方面：一是“十三五”期間我國體育事業(yè)發(fā)展規(guī)劃和《關(guān)于加快發(fā)展健身休閑產(chǎn)業(yè)的意見》等文件中明確指出了要加快新型健康業(yè)態(tài)發(fā)展；二是在體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中提出了要加強(qiáng)以場館建設(shè)、場館運(yùn)營、設(shè)備制造和體育旅游等為主要內(nèi)容的“新基建”建設(shè)。

1 儲能技術(shù)對體育場館燈光系統(tǒng)的影響

隨著體育產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，儲能技術(shù)也將在體育領(lǐng)域中得到更多的應(yīng)用。在體育場館燈光系統(tǒng)的構(gòu)建方面，電儲能技術(shù)的應(yīng)用能夠有效改善體育場館燈光系統(tǒng)能耗過高的問題。但電儲能技術(shù)在體育場館的應(yīng)用方面，電池儲能技術(shù)仍面臨著可靠性、安全性、成本和環(huán)境等方面的挑戰(zhàn)，其并不能完全滿足體育場館燈光系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的需求。為了促進(jìn)體育場館燈光系統(tǒng)電儲能技術(shù)的大規(guī)模推廣，提高能源使用效率，降低成本和環(huán)境污染，同時提高能源安全保障性，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)成為了目前綠色發(fā)展視角下，電儲能技術(shù)發(fā)展的必然方向。電化學(xué)儲能技術(shù)被認(rèn)為是最有可能發(fā)展成為可再生儲能系統(tǒng)的方式之一，因此其能源的使用能夠有效順應(yīng)目前時代下對綠色發(fā)展的追求，從而不斷地促進(jìn)體育產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。電化學(xué)儲能技術(shù)是指利用化學(xué)能或電能為輔助能源，通過儲存和釋放能量，以實(shí)現(xiàn)對能源的有效利用的一種技術(shù)。其工作原理為在一定的條件下，當(dāng)直流電通過一個儲能系統(tǒng)之后，在儲能系統(tǒng)中存儲的電能可以轉(zhuǎn)變成另一種類型的能源(如：電力)，而這種改變可以使電能輸出的變化率大于電源輸出變化率。體育場館燈光系統(tǒng)中最常見且使用最廣泛的就是LЕD燈，而使用電化學(xué)儲能技術(shù)對體育場館燈光系統(tǒng)的影響主要是在能源供應(yīng)方面的再生利用。通過使用高效率的電化學(xué)儲能裝置，可以在電力供應(yīng)不足或系統(tǒng)故障的情況下，為電力系統(tǒng)提供足夠的能量，從而降低電能消耗。電化學(xué)儲能裝置將電能儲存在蓄電池中，并為設(shè)備提供備用電源，提高了用電設(shè)備的可靠性，有效節(jié)約LЕD照明產(chǎn)品成本。通過電化學(xué)儲能技術(shù)在體育場館、商業(yè)綜合體和辦公大樓等場所使用LЕD照明產(chǎn)品進(jìn)行照明，大大節(jié)省了能源消耗費(fèi)用，降低了運(yùn)營成本，同時也符合綠色發(fā)展的要求。

2 儲能技術(shù)在體育設(shè)備中的應(yīng)用

在綠色發(fā)展視角之下，電化學(xué)儲能技術(shù)的普及能夠有效帶動體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其所具有的可再生性和低耗能性能可以為體育產(chǎn)業(yè)中的諸多設(shè)備提供綠色能源，促進(jìn)體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和體育設(shè)備的搭建。在體育設(shè)備運(yùn)行過程中，使用鋰電池能夠有效提高設(shè)備的使用壽命。鋰電池作為一種二次電池，鋰電池的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。除了儲能領(lǐng)域，鋰電池還可以應(yīng)用于許多其他設(shè)備和領(lǐng)域，如通訊、軍事、交通運(yùn)輸和航空航天等領(lǐng)域。鋰電池是目前電化學(xué)儲能最常用的技術(shù)之一，在過去的幾十年中，鋰電池已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于可充電儲能系統(tǒng)上。由于鋰材料成本低且環(huán)境友好，因此目前已成為最大的電化學(xué)蓄能材料之一，其在體育設(shè)備中的使用能夠有效降低體育場館內(nèi)體育設(shè)施的供能成本。在眾多儲能電池中，鎳氫電池盡管價(jià)格低廉，但由于化學(xué)性能差而無法應(yīng)用于大規(guī)模電網(wǎng)儲能系統(tǒng)上，在體育場館內(nèi)的體育設(shè)施應(yīng)用過程中很難為其提供更加穩(wěn)固的供能系統(tǒng)，難以保障體育場館的有效運(yùn)行，同時其再利用性相對較差，不符合目前綠色發(fā)展的目標(biāo)。在未來的幾年中，全球的電網(wǎng)儲能技術(shù)將從鎳氫電池過渡到磷酸鐵鋰聚合物電池系統(tǒng)(PЕMA)及其他電化學(xué)儲能技術(shù)之間的競爭中，此類電池的使用能夠在綠色發(fā)展的背景之下，推動體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，使其不斷地適應(yīng)國家的發(fā)展。在這種情況下，一些人可能會想要找到一種可以取代當(dāng)前鎳氫電池，而不影響其性能的新型電化學(xué)儲能技術(shù)，這種技術(shù)的出現(xiàn)能夠再一次推動電化學(xué)儲能技術(shù)在體育產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍，從而加大對再生能源的利用率。

3 可再生儲能能源對體育設(shè)施發(fā)展的影響

隨著體育設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各類體育設(shè)施在功能和形態(tài)上都發(fā)生了巨大變化。然而，傳統(tǒng)的單一用途單一類型的體育設(shè)施已不能滿足體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人們需求變化的趨勢。因此，利用可再生能源儲能技術(shù)以優(yōu)化現(xiàn)有體育設(shè)施的使用，對于促進(jìn)我國體育事業(yè)現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，我國正處于由傳統(tǒng)能源向清潔能源轉(zhuǎn)變的時期。在能源轉(zhuǎn)型過程中，傳統(tǒng)能源面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn)。隨著經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境等各方面的發(fā)展變化，化石燃料將不可避免地成為限制我們國家進(jìn)一步發(fā)展和進(jìn)步的主要因素之一。因此，對資源利用的進(jìn)一步深入研究，開發(fā)新型能源已成為解決我國社會可持續(xù)發(fā)展問題、推動國家經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)向更高水平開放、保障人民群眾健康、維護(hù)國家安全等方面的重要舉措。近年來，隨著能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式不斷發(fā)生變化，人們對清潔能源利用程度越來越高。例如：風(fēng)能、太陽能等可再生能源為我國經(jīng)濟(jì)增長提供重要支撐；電動汽車在出行領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛；核電在全國范圍內(nèi)廣泛使用；水電和地?zé)岬瘸Ｒ?guī)能源也為經(jīng)濟(jì)社會生活的持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。近年來，儲能技術(shù)逐漸成為人們關(guān)注重點(diǎn)之一，尤其是鋰離子電池(Li-ion battery)儲能技術(shù)在電網(wǎng)中的發(fā)展應(yīng)用。隨著全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重以及各國對于環(huán)境保護(hù)日益重視，儲能技術(shù)在滿足人們對清潔節(jié)環(huán)保等需求方面有巨大優(yōu)勢，其在減少電力系統(tǒng)調(diào)峰、降低負(fù)荷峰谷差、提供輔助服務(wù)等方面也將發(fā)揮重要作用。

4 電化學(xué)儲能在賽場用電中產(chǎn)生的作用

隨著我國體育運(yùn)動水平逐漸提高，各地競技體育也迅速發(fā)展，電化學(xué)儲能技術(shù)的進(jìn)步能有效為體育競技產(chǎn)業(yè)提供動力，降低體育競技比賽開展成本。在各地競技體育的舉辦過程中，將電化學(xué)儲能技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備、場地中能夠大幅度降低電耗，契合當(dāng)前綠色發(fā)展的觀念，極大地帶動了各地競技體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在傳統(tǒng)的體育場館內(nèi)部電力運(yùn)行下，很容易造成場館內(nèi)部電力系統(tǒng)運(yùn)行過載，導(dǎo)致電力負(fù)荷難以控制、運(yùn)行方式單一、電力不穩(wěn)定，進(jìn)而造成供電緊張，從而導(dǎo)致比賽過程中會出現(xiàn)由電力系統(tǒng)故障而造成的比賽事故。為此，需要建設(shè)一個智能化、專業(yè)化及高效的大型比賽供電控制系統(tǒng)來保障比賽用電安全，為選手們提供安全綠色的比賽環(huán)境。在這些大型體育競技賽事中，其主要采用的供電方式為獨(dú)立供電及直接供電兩種方式。獨(dú)立供電方式是指賽場內(nèi)所有照明、空調(diào)、電梯等用電設(shè)備均采用獨(dú)立的電力系統(tǒng)供電，各部分可單獨(dú)進(jìn)行控制、調(diào)整。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，保障比賽現(xiàn)場觀眾和運(yùn)動員用電，同時，也能有效預(yù)防和維護(hù)賽場環(huán)境或?qū)悎鲞M(jìn)行臨時檢修時的用電安全。

在體育領(lǐng)域，電化學(xué)儲能技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合上文所提到的電化學(xué)儲能技術(shù)的應(yīng)用可以得知，電化學(xué)儲能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)能量存儲與轉(zhuǎn)換，它能在用電高峰時把儲存的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等形式輸出，從而達(dá)到電力平衡或緩解電力系統(tǒng)供電壓力的目的。因此，需進(jìn)一步從頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)布局和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多方面采取措施，加快實(shí)現(xiàn)下一代新型電化學(xué)儲能技術(shù)的大范圍應(yīng)用，促進(jìn)能源高效利用、多能融合互補(bǔ)，構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”的現(xiàn)代能源格局。