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电化学储能技术路线及产业链详解

导读: 电化学电池技术是当前储能行业一大增长点。截至2016年底,全球电化学储能装机规模达1756.5MW,近5年复合增长率27.5%。我国储能产业起步相对较晚,经过十多年发展,目前正从小规模研究示范向商业化初期过渡发展。

铅炭电池是当前先进铅酸技术发展的主流方向。铅炭技术的核心是在负极引入活性炭,使电池兼具铅酸电池和超级电容器的优势,同时可有效抑制普通铅蓄电池负极不可逆硫酸盐化的问题,使其大电流充放电性能和循环寿命得到显著提升。测试评估结果显示,同等工作状况下铅炭电池的放电功率是普通铅酸电池的3-4倍,循环寿命提升至其6倍,充电速度可提高8倍,而其生产成本仅比普通铅酸电池增加30-40%。当前铅炭技术研究的重点在于铅炭负极的作用机理、炭材料的选择和抑制析氢等问题上。美国ALABC、Axion Power,日本Furukawa,澳大利亚CSIRO,法国CEA-INESD等公司和机构,都在积极从事相关方面的研究和开发。南都电源是国内铅炭电池开发和推广的领军企业,其产品和技术已在国内市场形成一定竞争优势。

图 3:铅炭电池结构示意图

锂电储能技术路线及产业链详解

图 4:先进铅酸储能系统在电网中应用广泛

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表 3:铅炭技术发展历程

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铅炭储能步入商业化初期,市场空间大。以南都电源为例,目前公司已在国内投运铅炭储能项目48个,总规模242MWh,已签署储能商用储能电站项目约1000MWh,系统广泛应用于调峰调频、风光储、用户侧储能等领域,具有广阔的商业化前景。与锂电池等其他主流电化学储能技术相比,铅炭电池的成本仅为其三分之一,短期性价比优势仍然显著。长期来看,铅炭电池在循环寿命、环境影响等方面仍具有一定局限性,预计未来其他电化学储能技术的发展和成本的进一步降低将对其市场空间构成一定挑战。

表 4:铅炭储能已在多领域实现商业化应用

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3.液流电池多体系并存,全钒、锌溴是主流

液流电池种类繁多,功率容量可调。液流电池主要通过氧化还原电对在惰性电极上发生电化学反应完成能量储存于释放。其最大特点在于电池输出功率和容量相互独立,可分别通过改变电池模块大小、电解液浓度和体积实现独立设计。同时液流电池具有充放电性能好、循环寿命长的特点,适合大规模储能应用。目前较为成熟的液流电池体系有全钒、锌溴、铬铁、多硫化钠-溴等双液体系。其中全钒、锌溴电池由于不存在正负极电解液交叉污染问题,发展尤为迅速。此外,近年来开始发展的锌镍单液体系也具有其独特优势。

图 5:双液流电池工作原理示意图

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图 6:单液流电池工作原理示意图

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表 5:液流电池体系繁多

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