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鉛炭、鋰電、液流 電池儲能市場未來誰唱主角?
 

眾所周知,儲能是智能電網、可再生能源接入、分布式發電、微網發展不可或缺的支撐環節,我國風能、太陽能發電等新能源發電技術應用已走在世界前列,但在風電、光伏發電等領域,由于缺少化學大容量儲能電池等儲能技術的支持,應用受到制約。

    近年來,在政策的鼓勵和產學研各界的努力下,各類電池儲能技術不斷突破,形成了多種電池儲能技術并存,共同發展的喜人局面,這些儲能技術很可能在未來的電力輔助服務市場中實現爆發式增長。

  鉛炭電池實現0.5元/kWh的充放電度電成本

  在現有的電化學儲能技術應用中,急需突破的是提高電池壽命和安全性、降低成本。而鉛炭電池在這一點上走在了其他儲能電池的前面。

  鉛炭電池是從傳統的鉛酸電池演進出來電容型電池技術,其在鉛酸電池的負極中加入了活性炭,顯著提高鉛酸電池的壽命并改善性能。

  據悉,目前成本最低的鉛炭電池儲能,單位投資1200元/kWh和0.5元/kWh的充放電度電成本令其在許多應用中可不借助任何補貼實現盈利。以工商業用戶單純用于電價差套利測算,當峰谷電價差大于0.8元/kWh時,無杠桿投資回收期可低至5年,若考慮節省的容量費和參與需求響應等電力服務輔助所獲得的額外收益,則投資回收期將更短。

  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,如東福山島風光柴儲能電站及海水淡化系統、新疆吐魯番新能源城市微電網示范工程、浙江鹿西島4MWH新能源微網儲能等。

  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,鉛炭電池是符合我國產業布局和制造水平的一種儲能電池。

  具有梯次利用優勢的鋰電儲能

  鋰離子電池具有能量密度大、自放電小、沒有記憶效應、工作溫度范圍寬、可快速充放電、使用壽命長、沒有環境污染等優點,被稱為“綠色電池”。在鉛炭電池技術應用之前,鋰離子電池儲能被認為是儲能產品開發中最可行的技術路線。

  鋰電池應用于儲能有一個長期以來沒有解決的問題,那就是成本相對較高。但業內人士分析,鋰電儲能盡管成本仍顯著高于鉛炭,但由于具備高能量密度和高倍率充放電能力的優勢,在部分應用場合中,如需要高倍率充放電的“秒級/分鐘級調頻服務”、或是對設備占地面積較敏感的商業/居民儲能市場,仍具有不可替代的優勢。

  值得注意的是,雖然鋰電儲能的成本高于鉛炭,但是其有一個很好地節省成本的途徑,那就是承接動力電池梯次利用。

據中國汽車技術研究中心專家曾預測,我國動力鋰電池未來報廢量將快速增長,2020年動力鋰電池累計報廢量將達到12萬~17萬噸。作為電動汽車用動力鋰電池,容量衰減至額定容量的80%時,電動汽車的續航里程會明顯減少,失去使用價值,但對于儲能系統來說仍具有較大的使用價值。將車用動力電池梯次利用在儲能上,可以大大降低了儲能的成本。

  目前,已有企業在這方面做出了積極嘗試。山東威能環保電源有限公司的“廢舊鋰離子動力電池回收處理和綜合利用”項目,實施后每年可回收動力電池30億安時,循環利用舊電池容量約24億Ah,可組建儲能站實現能源充分利用7200兆瓦時。威能公司總經理熊俊威解釋道,當汽車鋰電池從100%容量衰減到70%容量時,公司可在通信基站、工業備用電源等領域以儲能電池形式繼續使用,同時也可以應用到家庭備用電源。

  全釩液流電池儲能技術突飛猛進

  全釩液流電池是一種基于金屬釩元素的氧化還原可再生燃料電池,液流儲能電池系統可以通過更換電解液實現“瞬間再充電”。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技術的首選技術之一。

  由于全釩液流電池的特點,其應用領域一開始即定位于大規模儲能,如風電場和備用電源。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,是最佳綠色能源組合。

  經過10多年的創新研究,中科院大連化物所自主研發的2kW全釩液流儲能電池已成功實現10000次以上的充/放電循環,電池模塊的能量效率未見明顯衰減。上海市神力科技有限公司采用國產非氟高分子聚合物研制成功了釩電池用離子膜,可替代進口的專用離子膜,投入運行國內首臺5~10 kW高性能全釩液流儲能電池(VRB)樣機,其儲能效率達到70%。

  在全釩液流儲能電池系統的應用方面,大連融科儲能技術發展有限公司提供的200 kW/800 kWh全釩液流儲能電池系統,已接入可再生能源智能微網,成功并網運行;國電龍源5 MW/10 MW時儲能電池系統工程,是迄今為止全球最大規模的全釩液流電池儲能系統應用示范工程。

  盡管其在技術上已經較為成熟,但是全釩液流儲能電池的成本相對較高,離儲能電池市場化的目標成本差距不小。但是隨著整個儲能行業規模的擴大,由此帶來的規模效應將逐步拉低液流電池的成本。

  近日,電儲能市場的重磅政策頻頻出臺,國家能源局發布了《關于促進電儲能參與“三北”地區電力輔助服務補償(市場)機制試點工作的通知》(以下簡稱“《通知》”),《通知》明確了電化學儲能的獨立市場主體地位,儲能的補償、結算方式及電網接入和費用結算的要求,并規定該《通知》適用于其他擬開展電儲能參與電力輔助服務試點的地區。

  業內人士分析,此項政策對加速國內各類型商業化儲能應用市場的啟動意義重大。不難預計,隨著重磅政策的落地、電池儲能技術的不斷突破和商業化項目的強示范效應,電池儲能市場的爆發將為時不遠。

 

 
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