能源革命中的电化学储能技术

发布时间:2019-04-29 16:29:50  |  来源:中国网·中国发展门户网  |  作者:李先锋 张洪章 郑琼 阎景旺 郭玉国 胡勇胜   |  责任编辑:赵斌宇
关键词:电化学储能,科学问题,分布式电网,多能互补,规划建议

国内外电化学储能技术的发展趋势

在能源革命的黄金时代,各类电化学储能技术需针对其细分市场进行差异化发展。然而无论对于哪一种储能技术,其必须满足 3 个基本要求:安全性高,全生命周期的性价比高,以及全生命周期的环境负荷低。目前,技术成熟度较高的锂离子电池、全钒液流电池和铅炭电池等电化学储能技术都基本实现市场运营,在不断发展的能源格局中迭代发展,其基本技术参数列于表 1。在未来 20 年内,这些技术有望占领绝大部分电化学储能市场。

锂离子电池

锂离子电池的种类很多,比较有代表性的是以锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料为正极的商品化电池体系。其中,锰酸锂成本低、循环稳定性差,可用于低端电动汽车、储能电站以及电动工具等方面。钴酸锂成本高、能量密度高,主要应用领域为消费类电子产品。镍钴锰三元材料与钴酸锂结构类似,但较之具有更长的循环寿命、更高的稳定性、更低的成本,适用于电动工具、电动汽车及大规模储能领域。磷酸铁锂具有相对较长的循环寿命、相对较好的安全性、相对较低的成本,已大规模应用于电动汽车、规模储能、备用电源等领域。

国际上研发锂离子电池储能系统的公司主要包括美国的特斯拉公司、A123 Systems 公司(现在已被中国万向集团收购),日本三菱重工公司,韩国三星公司、LG 公司;国内的代表厂商有比亚迪、中航锂电、力神等公司。特别是美国特斯拉公司,其依托日本松下公司的电池技术和独有的电池管理技术,在电动汽车领域和储能领域迅速崛起。2017 年,其在澳大利亚的南澳州建成了世界最大规模的 100 MW/129 MWh 的储能电站,并成功运行。

尽管如此,锂离子电池由于能量密度很高、大量使用有机电解液,其发生的燃爆事故层出不穷,需要选择合适的应用模式,并在大规模应用场合严格监控。而且,随着新能源汽车电池逐渐退役,我国预计到 2020 年退役的动力电池将突破 20 GWh,因而亟待发展退役动力电池的梯次利用回收技术,使能源的使用形成闭环。

经过 10 多年的发展,中、日、韩三国的锂离子电池电芯产值已占据全球市场的 90% 以上,锂离子电池行业三国鼎立的竞争格局已经形成。未来,锂离子电池需要在降低成本的基础上继续大幅提高安全性,以实现在大规模储能领域的普及使用。

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