除了鋰電池外你知道還有哪些電池可以用于電化學(xué)儲(chǔ)能嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-20 11:34
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儲(chǔ)能的主要分類
與車用電池不同，儲(chǔ)能電池對(duì)電池能量密度要求不高，但由于儲(chǔ)能項(xiàng)目通常盈利回收期較長(zhǎng)，因此要求搭載的電池有足夠的壽命。以目前應(yīng)用最廣的鋰離子電池為例，目前在儲(chǔ)能項(xiàng)目中大多使用磷酸鐵鋰電池。與用于車載的主流電池三元鋰電池相比，磷酸鐵鋰電池具有成本較低、壽命較長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，更適用于搭載在儲(chǔ)能系統(tǒng)上。
鋰離子電池：
鋰離子電池因其能量密度高、使用壽命長(zhǎng)、適用溫度范圍寬等特點(diǎn)，近些年來(lái)在儲(chǔ)能市場(chǎng)的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)中占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全球電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)中，鋰離子電池幾乎一統(tǒng)天下，占比94％。
但鋰離子電池用于儲(chǔ)能，也存在著一些天然的劣勢(shì)。寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司副董事長(zhǎng)黃世霖曾公開表示對(duì)動(dòng)力電池梯次利用儲(chǔ)能表示懷疑態(tài)度：
一、使用壽命短。4000個(gè)循環(huán)的動(dòng)力電池衰減到2000個(gè)循環(huán)，如果裝在儲(chǔ)能系統(tǒng)里面，僅僅做削峰填谷的話，磷酸鐵鋰能用三到四年，而三元電池只能用兩年；
二、成本高。動(dòng)力電池如果從回收到運(yùn)輸再進(jìn)行檢測(cè)，再做成儲(chǔ)能系統(tǒng)的話，隱形成本非常高；
三、存在安全隱患。目前汽車主流電池是三元電池，如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不夠好，或者系統(tǒng)超期服役的話，會(huì)留下許多安全隱患；
四、技術(shù)路線不同。動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池技術(shù)路線是有差異的，動(dòng)力電池提升能量密度后循環(huán)壽命會(huì)越降越少，再拿來(lái)做梯級(jí)利用并不合適。
基于此，目前已有不少動(dòng)力電池企業(yè)開始進(jìn)軍儲(chǔ)能領(lǐng)域，生產(chǎn)適用于搭載在儲(chǔ)能系統(tǒng)上的儲(chǔ)能電池。以國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池領(lǐng)頭企業(yè)寧德時(shí)代為例：2019年，寧德時(shí)代將規(guī)?；慨a(chǎn)循環(huán)壽命10000次以上儲(chǔ)能電池。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，寧德時(shí)代2022儲(chǔ)能電池年出貨量將達(dá)1GWh以上，對(duì)應(yīng)市占率會(huì)提升至14%左右。
鉛酸電池：
我國(guó)鉛酸電池技術(shù)成熟，也是全球最大的鉛酸蓄電池生產(chǎn)國(guó)和鉛酸蓄電池消耗國(guó)。電池材料來(lái)源廣泛，成本較低，其缺點(diǎn)是循環(huán)次數(shù)少，使用壽命短，在生產(chǎn)回收等環(huán)節(jié)處理不當(dāng)易造成污染環(huán)境。
我國(guó)大型國(guó)有通信基礎(chǔ)設(shè)施綜合服務(wù)企業(yè)——中國(guó)鐵塔在2018年之前一直使用鉛酸電池作為通信基站的備用電源。2015年開始，中國(guó)鐵塔陸續(xù)在12個(gè)省市3000多個(gè)基站開展梯次利用電池替換鉛酸電池試驗(yàn)。2018年，中國(guó)鐵塔已停止采購(gòu)鉛酸電池，統(tǒng)一采購(gòu)梯次利用電池。截至2018年底，已在全國(guó)31個(gè)省市約12萬(wàn)個(gè)基站使用梯次電池約1.5GWh，替代鉛酸電池約4.5萬(wàn)噸。
目前，鉛酸電池的主要生產(chǎn)企業(yè)有南都電源、圣陽(yáng)電源、雙登集團(tuán)、天能電池、上海西恩迪等。這些企業(yè)的電池產(chǎn)品在儲(chǔ)能領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
南都電源儲(chǔ)能技術(shù)路線以鉛蓄電池為主。據(jù)了解，南都電源積極推廣的鉛炭電池技術(shù)商業(yè)化儲(chǔ)能電站項(xiàng)目，具備顯著的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。據(jù)測(cè)算，在0.9元/kWh的峰谷電價(jià)差下，僅通過(guò)削峰填谷模式，公司每1MWh儲(chǔ)能電站的年運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)總額約10萬(wàn)元左右，內(nèi)部收益率高達(dá)11%。
圣陽(yáng)電源目前已形成了成熟的鉛炭電池技術(shù)，其生產(chǎn)的FCP鉛炭電池，引進(jìn)日本古河電池公司先進(jìn)的鉛炭技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了70%DOD深循環(huán)次數(shù)超過(guò)4200次，設(shè)計(jì)壽命15年，應(yīng)用于新能源接入、分布式發(fā)電、智能電網(wǎng)等。
雙登集團(tuán)是儲(chǔ)能微網(wǎng)解決方案的提供商，目前已經(jīng)形成了風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)、削峰填谷儲(chǔ)能電站、風(fēng)光柴電混合基站供電系統(tǒng)、邊海防供電系統(tǒng)等多種儲(chǔ)能應(yīng)用解決方案，擁有系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品。在國(guó)網(wǎng)張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站，配有12MWh鉛蓄電池儲(chǔ)能;在中廣核祁連微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，28MWh管式膠體鉛酸蓄電池系統(tǒng)作為主電源，與鋰電池配合實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和能量?jī)?yōu)化管理。
鈉硫電池：
鈉硫電池是由熔融電極和固體電解質(zhì)組成，負(fù)極的活性物質(zhì)為熔融金屬鈉，正極活性物質(zhì)為液態(tài)硫和多硫化鈉熔鹽。具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。在電力儲(chǔ)能中廣泛應(yīng)用于削峰填谷、應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電等儲(chǔ)能方面。
鈉硫電池能量密度高達(dá)760Wh/kg左右，轉(zhuǎn)換效率接近100%，電池循環(huán)次數(shù)高達(dá)2500次以上。然而不足是成本高昂，達(dá)2000美元/kWh左右;對(duì)工作環(huán)境要求苛刻，300℃方能啟動(dòng)，如果發(fā)生短路故障，溫度會(huì)高達(dá)2000℃左右，因此對(duì)技術(shù)有著極高的要求，鈉硫儲(chǔ)能電池國(guó)外應(yīng)用較多，國(guó)內(nèi)未能大規(guī)模推廣。
液流電池：
液流電池一般稱為氧化還原液流電池，是一種新型的大型電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，正負(fù)極全使用釩鹽溶液的稱為全釩液流電池，簡(jiǎn)稱釩電池。全釩液流電池是一種新型蓄電儲(chǔ)能設(shè)備，不僅可以用作太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電過(guò)程配套的儲(chǔ)能裝置，還可以用于電網(wǎng)調(diào)峰，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，保障電網(wǎng)安全。
與其他儲(chǔ)能電池相比，液流電池具有設(shè)計(jì)靈活、充放電應(yīng)答速度快，性能好、電池使用壽命長(zhǎng)，電解質(zhì)溶液容易再生循環(huán)使用、選址自由度大、安全性高、對(duì)環(huán)境友好、能量效率高、啟動(dòng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
目前，中國(guó)已是全球最大化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用市場(chǎng)，從2016年到2017年6月底，我國(guó)新增在建和投運(yùn)的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.35GW，是2000年~2015年累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的9.6倍。不過(guò)，相對(duì)于其他的新能源發(fā)電裝機(jī)，儲(chǔ)能依然是雷聲大雨點(diǎn)小。隨著鋰電池成本的快速下降，未來(lái)幾年，鋰電儲(chǔ)能市場(chǎng)將會(huì)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。業(yè)內(nèi)人士表示，未來(lái)10年的下一個(gè)確定性藍(lán)海行業(yè)是儲(chǔ)能市場(chǎng)。
中國(guó)在“十三五”期間大力推廣試點(diǎn)示范項(xiàng)目，建立儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)商業(yè)化。預(yù)計(jì)到“十四五”時(shí)期，儲(chǔ)能技術(shù)成熟化、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，至2020年底，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
為了進(jìn)一步加快儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，今年10月，國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、科技部、工信部、能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確計(jì)劃在未來(lái)10年內(nèi)完成“兩步走”，到2025年，使儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，形成較為完整的產(chǎn)業(yè)體系，成為能源領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)。這也標(biāo)志著我國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)期。
2016年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外風(fēng)電、光伏、通信和家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)開始升溫。同時(shí)，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)能處于快速釋放階段，企業(yè)的梯次利用技術(shù)日趨成熟，動(dòng)力電池用于儲(chǔ)能既可以幫助消化多余電池產(chǎn)能，也可以讓那些即將大規(guī)模退役的動(dòng)力電池在梯次利用中發(fā)揮剩余價(jià)值。在這些因素的推動(dòng)下，儲(chǔ)能領(lǐng)域猶如解凍的河流，開始澎湃起來(lái)。
此外，“新電改”也為儲(chǔ)能的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，再加上儲(chǔ)能示范項(xiàng)目的開展和相關(guān)儲(chǔ)能扶持政策的出臺(tái)，“十三五”期間儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)跨越式發(fā)展。據(jù)業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2020年，儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到136.97GW，占2020年全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)量1800GW的7.6%。
作為重要儲(chǔ)能技術(shù)之一的電化學(xué)儲(chǔ)能，一直是近年來(lái)各大企業(yè)爭(zhēng)先發(fā)展的方向，也是儲(chǔ)能“風(fēng)口”真正的受益者。常見的電化學(xué)儲(chǔ)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(jù)各種應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)儲(chǔ)能功率和儲(chǔ)能容量要求的不同，各種儲(chǔ)能技術(shù)都有其適宜的應(yīng)用領(lǐng)域。
