PDF《能源革命中的电化学储能技术》

3 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. 3.1 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[1-3] .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 表1现有主要电化学储能技术的关键参数对比 储能技术 输出功率 放电时间(h) 效率(PCS) 建造成本(元/kWh) 寿命(年) 装机容量(MW) 铅炭电池 kW级―100MW级0.25―5 75%―85% 350―1

500 8―10 ~168 高温钠基电池 100kW级―100MW级1―10 75%―85%

2 200―3

000 10―15 >

350 锂离子电池 kW级―100MW级0.25―30 80%―90% 800―2

000 5―10 ~2

240 全钒液流电池 kW级―100MW级1―20 75%―85%

2 000―4

000 >

10 ~260 锌基液流电池 kW级―MW级0.5―10 70%―80%

1 000―2

000 >

10 ~33 钠离子电池 kW级―MW级0.3―30 80%―90% 750―1

500 5―10 ~0.1 注:装机容量数据统计来源为https://www.energystorageexchange.org/projects

446 2019 年.第34 卷.第4期国万向集团收购),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. 3.2 钠基电池 钠基电池主要包括高温钠硫电池、Zebra 电池和 室温钠离子电池.钠硫电池是一种适用于大规模固定 式储能的技术.日本 NGK 公司是世界上最大的钠硫 电池生产企业.自1983 年开始,NGK 和东京电力公 司合作开发钠基电池.1992 年实现第一个钠硫电池示 范储能电站至今,已有