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储能电池发展或处于突破前夕

发布时间: 2016-03-04 09:55:13    来源: 电池中国网    作者: 王建军
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[摘要]据悉,储能十三五规划将被纳入国家《可再生能源发展“十三五”规划》,目前正在征求意见,该规划预计3月出台,这意味着电池储能的突破迎来关键时间节点。

 

  据悉,储能十三五规划将被纳入国家《可再生能源发展“十三五”规划》,目前正在征求意见,该规划预计3月出台,这意味着电池储能的突破迎来关键时间节点。《电池中国》网认为,这将是储能首次以专项规划形式被纳入国家级规划,被储能界视为重大利好,作为储能关键载体的储能电池跨越式发展机遇也随之到来。

  可以确定的是,储能技术的进步将深刻改变我们的生活。储能电池类型很多,各自的优缺点都比较明显,但是并没有一种“完美的储能电池”,适应各种条件下的储能。

  储能电池各领风骚  动力电池储能受瞩目

  业内人士认为,储能电池的发展或将呈现百花齐放的局面。例如镍锌电池、锂电池适合手机等小型设备;钠硫电池、全钒液流电池等适合大型储能设备。

  中科院上海硅酸盐研究所能源材料研究中心主任温兆银认为,目前储能电池不太可能出现一种电池来一统江山,不同材料的电池都有各自的特点,以适应不同条件的需要。

  动力电池储能方面,国家高技术新型储能材料开发中心主任吴锋表示,电动汽车已经越来越多地进入我们的视野,它将是解决石油能源危机和实现清洁能源的重要途径,国内的比亚迪、长安、奇瑞等汽车公司都已有纯电动汽车面市,而其中关键在于发展高能量密度、低成本和高可靠性的动力电池。

  适应电动汽车的储能电池需要功率大,容量大,但目前国内电池存在价格高昂,电池重、单次充电里程不够长、建充电站、换电站需要大量地皮等缺陷,极大制约了电动汽车的推广,也使消费者的购买倾向偏低。

  业内专家认为,技术成熟度低、示范应用经验少是国内储能技术普遍存在的问题。不管是小体积的动力电池,还是大容量的电网储能电池,在高性能、高安全性、高性价比上还需要革命,其大规模商业化还有一段过程。

  电网储能注重安全性  新材料是其发展关键

  高能量、高功率意味着潜在的化学不稳定性,由于产生电池安全性问题并非单一因素,应在深入全面认识应用环境下电池反应机制及其伴生副反应的基础上,多角度提高储能电池的安全可靠性。

  就电池本身而言,组成电池的正极材料、负极材料、电解质都有改进的空间。中国电力科学院电工与新材料研究所副所长来小康表示,对于电网大规模储能来说,安全性更重要,因为它的规模都比较大,到了兆瓦或者几十个兆瓦级别,小容量的笔记本电脑都容易燃烧,做大以后如果有一个出问题影响就比较大。储能装置本身的性能还要有很大的提升,特别是对它的性价比、安全性上,高安全这是必须要保证的。

  河北工业大学能源与环保材料研究所所长梁广川表示,电解液也是涉及储能电池安全的一个重要因素。要开发热稳定性好、难燃甚至不可燃的新型电解质体系,还需要关注电极、电解质材料的匹配问题;研究具有宽电化学窗口的新型电解质体系,需要开发高分解电压的新型电解质体系。

  电解液现在使用较为普遍的是六氟磷酸有机溶液,如果用离子液体取代有机溶液可能不失为一种可行的方法,并且已经有一定的规模化应用,室温离子液体有不挥发、不可燃、高导电、高电压窗口,组合起来,形成替代这个液体电解质,在安全性能方面有比较大的提升作用,这是一个努力的方向。

  业内专家普遍认为,寻找新的材料是储能电池发展的关键,全钒液流储能电池是其中的一个方向。根据实验,它的循环次数可以超过13000次。还有一点跟锂电池不同,锂电池的状态很难来检测,但是液流电池根据曲线可以知道还能放多少电,已经放出多少电;它还是环保的,电解液可以永久使用。它的最大特点是安全性比较好,不会产生着火爆炸。但它的能量比较低,每公斤在20瓦时左右,其稳定性和可靠性有待提高。

  规模化应用前景可期  相关公司扩张契机来临

  目前特斯拉电动跑车的畅销让市场看到了新能源汽车的发展趋势。而新能源汽车的核心之一就是新能源动力储能电池,所以新能源动力汽车的畅销也就意味着储能电池产业面临着新的发展空间。

  此外,我国新能源电能的发展也打开了储能电池的发展空间。因为风能、光伏等存在不稳定性,为把这些不稳定的电能送上电网,需要对这些不稳定的电能通过储能电池储存下来,然后再上电网。

  总体估算,到2020年,我国储能电池规模化应用的前景大约为12.365亿千瓦,储能电池面临重大发展契机。

  对此业内上市公司纷纷加快布局,南都电源、圣阳股份、鑫龙电器、比亚迪、四方股份、阳光电源、科力远等在储能电池领域均有所作为。

  科陆电子与株式会社LG化学签署《合资经营意向书》,双方拟在中国成立中外合资经营企业,开发、生产及销售使用LG化学及LG化学子公司电芯的储能电池包。双方将合力研发、设计、建设全自动化电池模组生产线,其中BMS将采用公司最新一代的自动标定及主动均衡技术,实现从电芯到系统的全面有效管理。

  南都电源的动力电池和智慧储能节能业务快速发展,公司积极布局新能源汽车动力电池,向子公司武汉南都增资,建设年产1000 万kVAh 新能源电池生产线,包括后备及储能、动力系统用高性能阀控密封电池,随着扩产能的完成,公司动力电池将放量增长。

  圣阳股份持续专注备用、储能及动力电源领域,其“电动车辆用动力电池和长寿命储能电池项目”,去年底厂房建设基本完工,部分设备到位,2016年整体建设完工。

  中国工程院院士杨裕生表示,研究储能电池用新型关键材料、核心部件及电池系统设计、优化、集成技术,开展应用示范,是当前储能产业发展的重中之重,相关公司有的放矢地开展研发、投资。

  科力远联合中南大学资产经营有限公司、中国纳米科学中心等单位共同设立先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司,经营范围为高性能镍电池、锂电池、燃料电池等关键材料及储能技术与系统集成产品的研发、生产和经营。该项投资将对公司未来发展形成技术支撑,有利于拓宽先进储能材料领域市场。

  电池解决储能难题  与可再生能源相依共荣 

  可再生能源发电面临的最大问题,是发电的间歇性与不可预测性。可再生能源的发电集中时间段与用电时间段存在着不一致性。风电发电高峰一般集中在晚上,太阳能发电的高峰集中在白天。而工业用电的用电曲线较为平缓,居民用电则呈现白天、晚上两个高峰。同时,随着季节、天气的变化,可再生能源发电与用电曲线都会有相应的变化。

  这些对于电网来说,都是麻烦。如果从更为长远的角度来看这个问题,电池储能或许是解决可再生能源发电不稳定性的最有效经济方案。

  电池储能的好处在于容易与各种规模的可再生能源发电相结合;充电放电快速,直接电与电转化,转换效率高。其限制的最大因素在于经济性,以及与成本相关联的充放电效率、安全性、寿命。

  传统观点都认为,电池储能的成本高而难以商业运营。不过这个状况正在迅速改变,近期电池技术的突破,使得电动汽车等大规模电池应用已经较为普遍,而直接与电力系统结合的电池储能的尝试也已经开始。

  对于可再生能源与储能结合的系统,储能策略对系统经济性的重要性可能高于储能设备本身成本的重要性。因此,政府在大力推进储能设备发展的同时,也应当倡导电池储能与可再生能源发电的结合,积极建立试点,扶持可再生能源与储能结合系统的试验性项目。

  对于电网而言,发展电池储能技术或可从根本上解决可再生能源发电的不稳定性问题,大规模扩大可再生能源发电的份额,有效提高上并网率和系统稳定性。对于政府而言,制定更有针对性和有差别性的差别电价政策,不但有助于推动电池储能技术的盈利能力,还可以在更大程度上优化电力资源配置,提高电力系统的总体发电效率。

  随着技术进步,电池储能成本与技术已经逐渐进入经济性区域。我国作为可再生能源生产大国,政府应加强对电池储能技术的研究和运用的扶持力度,从而抢占新能源革命的先机。为避免落后一步,政府应抓住储能技术处于突破前夕的机会,利用产业规模与市场优势,推进各种技术的电池储能研究与产业结合,早日实现电池储能大规模应用。

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