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为什么说储能锂电池大有前途?
材料人网小谭     2021-08-04 微信扫码分享  
储能的方式有很多种,分为热储能、电储能和氢储能等。其中电储能又分电化学储能、机械储能。

当前以机械储能中的抽水储能是技术最成熟、装机量最大的储能技术,其装机容量占比高达90%以上。


不过抽水储能的劣势也是肉眼可见——需要建在具备丰富水源和高低落差的地区。这样的地区当然是有限的。

而具有安装灵活、应用范围广等优势的电化学储能成为近期公认的最具发展前景储能技术。尤其是碳中和、碳达峰提出以后,电化学储能会有更大、更快的发展。

因为碳中和需要发展光伏、风电等可再生能源来替代化石能源。而这些可再生能源都是间歇性能源。间歇性能源的可用性与实际能源需求之间的不匹配是其利用的一大障碍。要解决这个问题,只有在光伏和风能充足时将电能储存起来,在需要时释放储能的电力。因此,碳中和可以简单说是可再生能源+储能。

在电化学储能领域,最初主要使用的是铅酸电池等等,在2012年锂离子电池开始崭露头角。相关数据显示,锂离子电池目前占整个电化学储能约86%。

同样是锂离子电池的主要应用场景,储能电池与动力电池还是不太一样。动力电池作为电动车的动力来源,要求在安全的前提下,能量密度尽可能地高,这样才有较远的续航。它的充放电速度要求也比较快。而储能电池没有移动的需求,对能量密度没有那么高的需求,而对成本、寿命有更高的要求,低成本、长寿命、高安全、易回收是总体发展目标。

对于成本,储能电池有两个核心指标:一次性投资成本和全周期度电成本。前者越小投资回收周期就短,后者越小利润越大。以下是一篇发表在浙江电力上《电池储能技术现状》的文献中提供的数据。[1]

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电池储能系统一次性投资成本

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电池储能系统生命周期度电成本

背靠蓬勃发展的动力电池行业,磷酸铁锂的成本已经极具优势,再加上兼具能量转化率高、长寿命、安全特点,综合性能最优,已经广泛应用于电力系统发输配用的各个环节。而三元锂电池虽然比能量密度更优,但由于储能系统能量密度不是最核心指标,而对安全性有更高的要求,价格也不占优。所以三元锂电池应用比较谨慎。
 
同动力电池领域不同的是,储能系统应用场景比较多样。其他电池因为各自的性能特点有特定的应用。铅炭电池一般适用于3 h率及以上(放电时长3 h 及以上)的应用场景,主要应用于工商业削峰填谷、备用电源等领域。全钒液流电池一般适用于2.5 h 率及以上的应用场景,主要应用于集中式可再生能源并网、大规模调峰。[1]

 
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储能锂电池市场以电力储能、通讯储能两个大领域,其他还有小部分份额为城市城市轨道交通、工业等领域。据介绍,2020年中国储能锂电池出货量16GWh,其中电力储能6.6GWh,占比41%,通信储能7.4GWh,占比46%。
 
根据派能科技招股说明书,2019年,电力系统储能锂电池出货量前三名企业分别为比亚迪、宁德时代与派能科技,占我国电力系统储能锂电池出货总量的23.7、18.4%与15.0%。

通讯锂电池储能电源以哈光宇、南都电源、海四达、雄韬股份和拓邦等通讯后备锂电池出货量较多。

动态与政策

根据工信部电子信息司最新消息,随着“碳达峰碳中和”成为全社会广泛共识,储能型锂电迎来爆发式增长。2021年上半年全国储能锂离子电池产量达到15GWh,同比增长260%。从全球范围来看,再生能源+储能已经得到越来越多国家认同。这是对储能电池的极大利好。

而5G逐渐流行,原4G基站用铅酸电池将迎来了一波“锂换铅”的替换潮,再加上新建5G 基站需求,同样促进通讯锂电池的发展。

同时,我们需要注意到储能锂电池的安全隐患。2021年7月30日,位于澳大利亚的特斯拉 Megapack 储能系统发生了火灾。该储能项目是全球最大的电池储能项目之一,发生事故的设施为重达13吨的锂电池,大火持续多天而不灭。

2021年4月,北京市丰台区一储能电站发生起火并爆炸,造成2名消防员牺牲。据介绍,起火现场为国轩福威斯光储充供电有限公司的储能电站。该项目包括25MWh的国轩高科磷酸铁锂电池储能,一期1.4MWh的屋顶光伏,和94个车位的单枪150KW大功率直流快速充电桩。据介绍,该项目是北京市中心最大规模的商业用户侧储能电站,也是北京市最大的光储充示范项目工程。

紧接着在2021年6月,国家能源局综合司发布《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》。该意见提出,“在电池一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前,原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。已建成投运的动力电池梯次利用储能项目应定期评估电池性能,加强监测、强化监管。”

动力电池储能是解决电动车电池退役问题的最佳方案。根据中汽研数据显示,2020年我国退役动力电池达25GWh,预计2025年进一步提升至116GWh。显然,此路暂时不通了。

虽然梯次利用动力电池项目叫停,但新的指导意见很快出炉。

2021年7月底,为推动新型储能快速发展,支撑以新能源为主体的新型电力系统构建,促进碳达峰碳中和目标实现,国家发展改革委、国家能源局联合印发了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》。意见指出,到 2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,装机规模达 3000 万千瓦以上。到 2030 年,实现新型储能全面市场化发展。

根据国家能源局举行新闻发布会上的介绍,《指导意见》是加快“十四五”新型储能发展、构建新型电力系统、实现碳达峰碳中和等目标的重要部署。新型储能具有可以突破传统电力供需时空限制、精准控制和快速响应的特点,是应对新能源间歇性、波动性的关键技术之一,且具有选址布局灵活等多方面优势,因此加快新型储能规模化发展势在必行。为确保碳达峰碳中和工作顺利开局,应牢牢抓住“十四五”战略窗口期,加快出台顶层规划,完善政策体系和市场环境,为加速技术迭代创造条件,实现新型储能规模化发展。

参考文献

[1]梅简, 张杰, 刘双宇,等. 电池储能技术发展现状[J]. 浙江电力, 2020, 039(003):75-81.

[2]国家能源局举行新闻发布会介绍2021年上半年能源经济形势等情况
http://www.nea.gov.cn/2021-07/29/c_1310093667.htm


本文由大风吹供稿


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