绿色发展视域下电化学储能技术在体育产业中的应用探索

蔡 冠 蓝

（郑州航空工业管理学院体育与公共艺术部，河南 郑州 450046）

从20 世纪70 年代开始，电化学储能技术(electrochemical energy storage technology)被认为是最有可能替代传统大规模储能技术的储能形式。随着电化学能源技术在各种应用领域中的不断发展，将电化学储能和其他多种技术相结合以解决分布式能源发电的波动性、随机性等问题，成为了储能领域最重要的研究方向之一。在国家大力支持科技创新的背景下，国内电化学储能市场快速发展，市场规模从2014 年的2.6 亿元增长至2019 年的12.7亿元。从应用领域来看，在体育产业中开展电化学储能项目主要有两个方面：一是“十三五”期间我国体育事业发展规划和《关于加快发展健身休闲产业的意见》等文件中明确指出了要加快新型健康业态发展；二是在体育产业发展规划中提出了要加强以场馆建设、场馆运营、设备制造和体育旅游等为主要内容的“新基建”建设。

1 储能技术对体育场馆灯光系统的影响

随着体育产业的蓬勃发展，储能技术也将在体育领域中得到更多的应用。在体育场馆灯光系统的构建方面，电储能技术的应用能够有效改善体育场馆灯光系统能耗过高的问题。但电储能技术在体育场馆的应用方面，电池储能技术仍面临着可靠性、安全性、成本和环境等方面的挑战，其并不能完全满足体育场馆灯光系统大规模应用的需求。为了促进体育场馆灯光系统电储能技术的大规模推广，提高能源使用效率，降低成本和环境污染，同时提高能源安全保障性，实现可持续发展目标成为了目前绿色发展视角下，电储能技术发展的必然方向。电化学储能技术被认为是最有可能发展成为可再生储能系统的方式之一，因此其能源的使用能够有效顺应目前时代下对绿色发展的追求，从而不断地促进体育产业的绿色发展。电化学储能技术是指利用化学能或电能为辅助能源，通过储存和释放能量，以实现对能源的有效利用的一种技术。其工作原理为在一定的条件下，当直流电通过一个储能系统之后，在储能系统中存储的电能可以转变成另一种类型的能源(如：电力)，而这种改变可以使电能输出的变化率大于电源输出变化率。体育场馆灯光系统中最常见且使用最广泛的就是LЕD灯，而使用电化学储能技术对体育场馆灯光系统的影响主要是在能源供应方面的再生利用。通过使用高效率的电化学储能装置，可以在电力供应不足或系统故障的情况下，为电力系统提供足够的能量，从而降低电能消耗。电化学储能装置将电能储存在蓄电池中，并为设备提供备用电源，提高了用电设备的可靠性，有效节约LЕD照明产品成本。通过电化学储能技术在体育场馆、商业综合体和办公大楼等场所使用LЕD照明产品进行照明，大大节省了能源消耗费用，降低了运营成本，同时也符合绿色发展的要求。

2 储能技术在体育设备中的应用

在绿色发展视角之下，电化学储能技术的普及能够有效带动体育产业的发展，其所具有的可再生性和低耗能性能可以为体育产业中的诸多设备提供绿色能源，促进体育产业的发展和体育设备的搭建。在体育设备运行过程中，使用锂电池能够有效提高设备的使用寿命。锂电池作为一种二次电池，锂电池的应用已经非常广泛。除了储能领域，锂电池还可以应用于许多其他设备和领域，如通讯、军事、交通运输和航空航天等领域。锂电池是目前电化学储能最常用的技术之一，在过去的几十年中，锂电池已经被广泛应用于可充电储能系统上。由于锂材料成本低且环境友好，因此目前已成为最大的电化学蓄能材料之一，其在体育设备中的使用能够有效降低体育场馆内体育设施的供能成本。在众多储能电池中，镍氢电池尽管价格低廉，但由于化学性能差而无法应用于大规模电网储能系统上，在体育场馆内的体育设施应用过程中很难为其提供更加稳固的供能系统，难以保障体育场馆的有效运行，同时其再利用性相对较差，不符合目前绿色发展的目标。在未来的几年中，全球的电网储能技术将从镍氢电池过渡到磷酸铁锂聚合物电池系统(PЕMA)及其他电化学储能技术之间的竞争中，此类电池的使用能够在绿色发展的背景之下，推动体育产业的发展和进步，使其不断地适应国家的发展。在这种情况下，一些人可能会想要找到一种可以取代当前镍氢电池，而不影响其性能的新型电化学储能技术，这种技术的出现能够再一次推动电化学储能技术在体育产业中的应用范围，从而加大对再生能源的利用率。

3 可再生储能能源对体育设施发展的影响

随着体育设施建设规模的不断扩大，各类体育设施在功能和形态上都发生了巨大变化。然而，传统的单一用途单一类型的体育设施已不能满足体育产业发展和人们需求变化的趋势。因此，利用可再生能源储能技术以优化现有体育设施的使用，对于促进我国体育事业现代化、可持续发展具有重要意义。目前，我国正处于由传统能源向清洁能源转变的时期。在能源转型过程中，传统能源面临着巨大的困难和挑战。随着经济、社会和环境等各方面的发展变化，化石燃料将不可避免地成为限制我们国家进一步发展和进步的主要因素之一。因此，对资源利用的进一步深入研究，开发新型能源已成为解决我国社会可持续发展问题、推动国家经济、实现向更高水平开放、保障人民群众健康、维护国家安全等方面的重要举措。近年来，随着能源生产与消费模式不断发生变化，人们对清洁能源利用程度越来越高。例如：风能、太阳能等可再生能源为我国经济增长提供重要支撑；电动汽车在出行领域应用日益广泛；核电在全国范围内广泛使用；水电和地热等常规能源也为经济社会生活的持续发展做出了重要贡献。近年来，储能技术逐渐成为人们关注重点之一，尤其是锂离子电池(Li-ion battery)储能技术在电网中的发展应用。随着全球环境问题日益严重以及各国对于环境保护日益重视，储能技术在满足人们对清洁节环保等需求方面有巨大优势，其在减少电力系统调峰、降低负荷峰谷差、提供辅助服务等方面也将发挥重要作用。

4 电化学储能在赛场用电中产生的作用

随着我国体育运动水平逐渐提高，各地竞技体育也迅速发展，电化学储能技术的进步能有效为体育竞技产业提供动力，降低体育竞技比赛开展成本。在各地竞技体育的举办过程中，将电化学储能技术应用到设备、场地中能够大幅度降低电耗，契合当前绿色发展的观念，极大地带动了各地竞技体育产业的发展。在传统的体育场馆内部电力运行下，很容易造成场馆内部电力系统运行过载，导致电力负荷难以控制、运行方式单一、电力不稳定，进而造成供电紧张，从而导致比赛过程中会出现由电力系统故障而造成的比赛事故。为此，需要建设一个智能化、专业化及高效的大型比赛供电控制系统来保障比赛用电安全，为选手们提供安全绿色的比赛环境。在这些大型体育竞技赛事中，其主要采用的供电方式为独立供电及直接供电两种方式。独立供电方式是指赛场内所有照明、空调、电梯等用电设备均采用独立的电力系统供电，各部分可单独进行控制、调整。在电力系统出现故障时，保障比赛现场观众和运动员用电，同时，也能有效预防和维护赛场环境或对赛场进行临时检修时的用电安全。

在体育领域，电化学储能技术已经得到了广泛应用。结合上文所提到的电化学储能技术的应用可以得知，电化学储能技术可以实现能量存储与转换，它能在用电高峰时把储存的电能转化为机械能或化学能等形式输出，从而达到电力平衡或缓解电力系统供电压力的目的。因此，需进一步从顶层设计、技术研发、产业布局和基础设施建设等多方面采取措施，加快实现下一代新型电化学储能技术的大范围应用，促进能源高效利用、多能融合互补，构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源格局。