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未來儲能領域 哪種電池能獨領風騷?
類別:行業動態   發布時間:2017-03-16 11:12:09   瀏覽:4382次 [返回]
  2016年以來,國內外風電、光伏、通信和家庭儲能市場開始升溫。同時,國內動力電池產能處于快速釋放階段,企業的梯次利用技術日趨成熟,動力電池用于儲能既可以幫助消化多余電池產能,也可以讓那些即將大規模退役的動力電池在梯次利用中發揮剩余價值。在這些因素的推動下,儲能領域猶如解凍的河流,開始澎湃起來。
  此外,“新電改”也為儲能的發展奠定了堅實基礎,再加上儲能示范項目的開展和相關儲能扶持政策的出臺,“十三五”期間儲能領域將迎來跨越式發展。據業內機構預計,到2020年,儲能市場規模將達到136.97GW,占2020年全國發電總裝機量1800GW的7.6%。
  作為重要儲能技術之一的電化學儲能,一直是近年來各大企業爭先發展的方向,也是儲能“風口”真正的受益者。常見的電化學儲能電池有液流電池、鉛炭電池、鋰離子電池和鈉硫電池等。根據各種應用場合對儲能功率和儲能容量要求的不同,各種儲能技術都有其適宜的應用領域。儲能向好,儲能電池也將迎來發展機遇,那么,哪種新興儲能電池將會在未來的儲能領域里獨領風騷、翩翩起舞呢?
  全釩液流電池:瞬間再充電 儲能使用20年
  液流電池也被稱為氧化還原液流電池,是一種新型的大型電化學儲能裝置。目前研究較多的液流電池有鋅溴電池、全釩液流電池等。液流電池的理論保存期無限,儲存壽命長,無自放電,能100%深度放電而不會損壞電池,這些特點使得液流電池成為儲能領域的首選技術。
  以全釩液流電池為例,它可以通過更換電解液實現“瞬間再充電”,與傳統鋰離子電池相比,全釩液流電池的壽命更長。商用鋰離子電池的壽命一般在5-8年,而全釩液流電池的壽命可達20年。其回收處理相對鋰電池來說更為簡單,在可循環利用方面更占優勢。
  2013年,大連融科與大連化物所聯合研制的全球最大規模的全釩液流電池儲能系統成功通過業主驗收,這是世界上第一套實際并網運行的5MW級大型工業儲能裝置,各項指標都處于國際領先水平。2014年,大連融科又與博世集團合作,在德國北部風場建造了全釩液流電池儲能系統。此外,大連融科還與美國UniEnergy Technologies公司合作,建造了美國首座MW級全釩液流儲能電池電站。
  大力電工多年專注全釩液流電池儲能系統的研究開發。截至目前,該公司已在釩電池領域申請專利24項、授權發明專利17項、建立企業標準7項,并先后在我國國內、印度、新加坡等多地開展了12個釩電池儲能系統示范工程,產品遠銷至韓國、美國等國。2017年2月,其自主研發的模塊化釩電池儲能系統拿到韓國首個年度訂單。目前,公司已連續兩年為韓國多個儲能項目提供電池。
  全釩液流儲能電池與風電、光伏電組合成離網或微電網發電系統,對于孤島、離網的邊遠地區來說,是不錯的綠色能源組合。
  鉛炭電池:破解儲能的高成本難題
  成本過高一直是儲能商業化的巨大障礙,而傳統鉛蓄電池又存在質量重、容量小、壽命低等弊端。為了降低儲能成本,推動鉛蓄電池在儲能領域的進一步應用,鉛炭電池近年來開始登上儲能電池的舞臺。鉛炭電池由傳統鉛酸蓄電池演化而來,它將鉛酸蓄電池和超級電容器合二為一,既能短時間大容量充電,又保持了鉛蓄電池高比能量的特點,同時在循環壽命、性價比、安全性、低溫性能、生產及回收工藝方面也具有明顯優勢。
  2016年6月, 工信部等三部委聯合印發《中國制造2025-能源裝備實施方案》通知,在儲能裝備方面,明確高性能鉛炭電池儲能裝備是重點技術攻關項目。目前,國內多家電池企業正在逐步完善鉛炭電池領域的布局。作為最早的鉛炭電池儲能應用商,雙登鉛炭儲能電池已經應用在IDC機房后備電源、風光儲一體化電站等多個項目中;圣陽股份將鉛炭電池應用于儲能、備用電源、通信基站電源等領域,并具備了批量生產能力;南都電源研發的鉛炭電池產品目前已被應用在多個國內儲能示范項目中。
  中國工程院院士楊裕生認為,憑借低成本、安全、原料易得、可靠、產業化技術成熟等顯著優勢,鉛炭電池已經成為符合我國產業布局和制造水平的一種儲能電池產品。中國化學和物理電源行業協會儲能應用分會秘書長劉勇表示,作為一種新的儲能技術路線,鉛炭電池在目前鋰電池成本尚未降低的情況下,具有一定優勢,很有發展前景。
  鈉硫電池:需滿足300℃高溫運行環境
  鈉硫電池將鈉和硫分別用作陽極和陰極,其中的氧化鋁陶瓷同時起隔膜和電解質的雙重作用。在一定的工作溫度下,鈉離子透過氧化鋁陶瓷與硫之間發生可逆反應,形成能量的釋放和儲存。鈉硫電池的比能量密度是鉛蓄電池的3~4倍,體積小,可大電流、高功率放電,充放電效率高,原料資源儲量也比較豐富。
  鈉硫電池的不足之處是其正、負極活性物質的強腐蝕性,對電池材料、電池結構及運行條件的要求苛刻:運行溫度通常在300℃~350℃,需要附加供熱設備來維持溫度,并且鈉硫電池僅在達到300℃左右的溫度下才能運行,由此造成啟動時間較長,也在一定程度上限制了其應用。
  中國科學院上海硅酸鹽研究所和上海市電力公司經過多年合作,成功研制出具有自主知識產權的容量為650Ah的鈉硫儲能單體電池,使我國成為繼日本之后世界上第二個掌握大容量鈉硫單體電池核心技術的國家。2015年,福瑞至秦唐新能源科技有限公司與中國科學院合肥固體研究所共同研發的鈉硫單體電池,被列入國家“863”計劃項目,作為“新型儲能技術引領者”,其擁有的專利、專有技術成果覆蓋了鈉硫電池產業化應用的整個流程和全部領域,技術水準已經達到國際水平。
  鈉硫電池適合在特定的儲能環境中使用,雖然應用并不廣泛,但在某些領域依然有其不可替代性。
  鋰離子電池:未來的儲能應用前景可期
  鋰離子電池的儲存能量密度比較高,可達200~500Wh/L,其相同體積下重量約為鉛蓄電池的1/5~1/6。但鋰離子電池耐過充/放電性能差,組合及保護電路復雜,成本相對于鉛蓄電池偏高,單體電池一致性及安全性也有待提高。
  2016年,鋰電池占新增儲能方案的50%。到2025年,鋰電池預計繼續占據主導地位,占全球電力電池儲能部署的80%。
  比亞迪電力科學研究院總工程師張子峰表示,比亞迪將有更多商業化鋰電儲能運營項目在2017至2018年落地。比亞迪積極參與儲能調頻輔助服務市場,其用于國際市場調頻的出貨量已經超過100MW。
  董明珠攜萬達集團、京東、中集集團等多家企業投資銀隆,他們看中的除了“造車”,還有鈦酸鋰儲能電池。鈦酸鋰電池除了應用于新能源汽車,更大的應用市場是萬億級的儲能市場。據行業專家分析,與動力電池不同,儲能電池更看重電池長壽命、低成本、高安全的性能,而鈦酸鋰儲能電池在這些方面優勢十分明顯。
  中航鋰電儲能事業部總經理李長青表示,如同火熱的電動汽車市場一樣,儲能市場“風口”很快就會到來,在中航鋰電的戰略規劃中,儲能業務與電動汽車業務處于“并駕齊驅”的位置,公司已在技術及產線布局方面做好了儲備。
  正如業內人士所說,新能源汽車之后,下一個時代將屬于儲能。先知先覺的企業,除了在鉛炭電池儲能方面布局的雙登、南都等,在全釩液流電池儲能方面布局的大連融科和大力電工等,在鈉硫電池儲能方面布局的中國科學院上海硅酸鹽研究所和上海市電力公司等,在鋰離子電池儲能方面布局的比亞迪和董明珠外,還有國軒高科、中興派能、猛獅科技、雄韜股份、桑頓新能源、欣旺達等一批國內外知名電池&PACK企業,甚至鋰電池材料綜合供應商如杉杉股份,均依據自身的優勢和對儲能市場的判斷,積極布局儲能項目。
  未來幾年,儲能電池市場勢必將迎來利好,鉛炭電池、全釩液流電池以及鋰離子電池均有望憑借自身優勢闖出一片天地。而誰將走得更遠,還要看技術的進步能在多大程度上彌補不同儲能電池身上的那些“先天”的不足。
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