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能源互联网背景下的储能技术及产业发展

导读: 在能源互联网背景下,电化学储能、储热、氢储能、电动汽车等储能技术或设备围绕电力供应,实现了电网、交通网、天然气管网、供热供冷网的“互联”,储能和能源转换设备共同建立了多能源网络的耦合关系。

  目前主要的液流电池体系有:多硫化钠/溴、全钒、锌/溴、铁/铬等体系,其中全钒体系发展比较成熟,已建成多个MW级工程示范项目,具有寿命长、功率和容量可独立设计、安全性好等优点。缺点主要是效率和能量密度低、运行环境温度窗口窄。发展趋势主要是选用高选择性、低渗透性的离子膜和高导电率的电极提升效率,提高工作电流密度和电解质的利用率以解决高成本问题等。

  铅碳电池是在传统铅酸电池的铅负极中以“内并”或“内混”的形式引入,具有电容特性的碳材料而形成的新型储能装置。相比传统铅酸电池具有倍率高、循环寿命长等优点。但是碳材料的加入易产生负极易析氢、电池易失水等问题,发展趋势主要是进一步提高电池比能量密度和循环寿命,同时开发廉价、高性能的碳材料。

  锂离子电池的材料种类丰富多样,其中适合作正极的材料有锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂;适合作负极的材料有石墨、硬(软)碳和钛酸锂等。锂离子电池的主要优点是:储能密度和功率密度高,效率高,应用范围广;关注度高,技术进步快,发展潜力大。主要缺点是:采用有机电解液,存在安全隐患;寿命和成本等技术经济指标仍待提升。

  近年来以美国和日本为代表的发达国家对储能电池的发展路线进行了探索,在实现电池的长寿命、低成本、高安全方面取得了一定的进展。以零应变材料为代表的长寿命电池材料、能够摆脱锂资源束缚的钠系电池体系、基于固态电解质的全固态电池等是目前主要的研究热点和发展趋势。

  压缩空气储能具有规模大、寿命长、运行维护费用低等优点。目前传统使用天然气并利用地下洞穴的压缩空气储能已经比较成熟,效率可达70%。近年来,国内外学者相继提出了绝热、液态和超临界等多种新型压缩空气储能技术,摆脱了对地理和资源条件的限制,但目前基本还处于技术突破或小规模示范阶段,效率基本低于60%。发展趋势主要是通过充分利用整个循环过程中的放热、释冷来提高整体效率,同时通过模块化实现规模化。

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