鉅大LARGE | 點擊量：1129次 | 2018年10月28日
我國儲能技術(shù)路線優(yōu)劣勢
2018年，是中國儲能產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的元年。
在這個千億級的市場上，鋰電池、鉛炭電池、液流電池、鈉硫電池等技術(shù)路線都在試圖分享蛋糕。
每一種技術(shù)路線，優(yōu)劣勢各不相同，但是用戶如何評判這些技術(shù)路線？
在一份電網(wǎng)側(cè)儲能項目案例中，業(yè)主對于各種技術(shù)路線是這樣評判的：
一、電池儲能技術(shù)現(xiàn)狀
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(一)鉛炭電池短期性價比優(yōu)勢明顯
鉛蓄電池是使用最廣泛的蓄電池儲能技術(shù)，具有價格低廉、安全可靠等優(yōu)點，但由于能量密度低、壽命短和不可深度放電等因素限制了更大范圍應(yīng)用。
以鉛炭電池為代表的先進鉛蓄電池技術(shù)改善了傳統(tǒng)鉛蓄電池的缺陷，成為鉛蓄電池技術(shù)發(fā)展的重要方向。鉛炭電池相較傳統(tǒng)鉛蓄電池的生產(chǎn)成本僅有小幅增加，但充放電功率、循環(huán)壽命、充電速度等關(guān)鍵指標實現(xiàn)了明顯提升。鉛炭電池目前已步入商業(yè)化初期。
與鋰電池等其它主流電化學(xué)儲能技術(shù)相比，鉛炭電池的成本較低，短期性價比優(yōu)勢明顯。但是鉛炭電池放電深度一般在40%~60%(鋰離子電池可達80%以上)，同時大功率放電能力也弱于鋰離子電池。
長期來看，鋰離子電池等其它電化學(xué)儲能的發(fā)展和成本降低將對其市場空間構(gòu)成一定挑戰(zhàn)。
(二)鋰離子電池具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展優(yōu)勢
鋰離子電池應(yīng)用范圍廣、能量密度高、充放電速率快，近年來其規(guī)模和技術(shù)發(fā)展迅速。在全球已建MW級電化學(xué)儲能項目中，鋰離子電池項目裝機容量約占總?cè)萘康?5%，國內(nèi)的張北風(fēng)光儲示范電站、深圳寶清儲能電站等項目，也都將鋰電儲能作為重點技術(shù)路線發(fā)展。
受電動汽車動力電池需求增長的拉動，鋰電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。目前鋰離子電池儲能的規(guī)模效應(yīng)已逐漸顯現(xiàn)，儲能成本實現(xiàn)快速下降。以電力儲能領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的磷酸鐵鋰電池為例，2013年磷酸鐵鋰電池成本在4500-6000元/kWh左右，2015年后最低可至2000-3000元/kWh，預(yù)計到2020年有望降至1000元/kWh。(備注：遠景集團創(chuàng)始人兼CEO張雷2018年10月18日在“一帶一路”能源部長會議上表示，過去十年間，電動汽車電池(鋰電池)成本從每千瓦時1000美元降至200美元，預(yù)計到2020年有望降至100美元，2025年降至50美元。比業(yè)主預(yù)測更為樂觀。)
此外，動力電池梯次利用有望進一步提高鋰電儲能的經(jīng)濟性。動力鋰離子電池容量下降到80%時須退役，但此時仍具有利用價值，可在電力儲能領(lǐng)域繼續(xù)工作，美國、德國、日本等起步較早的國家已有成功案例。隨著未來國內(nèi)電動汽車退役電池數(shù)量的快速增長，以及梯次利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展完善，有望推動鋰電儲能成本進一步下降。
(三)全釩液流電池具有循環(huán)壽命長的優(yōu)勢
液流電池種類繁多，具有充放電性能好、循環(huán)壽命長、功率容量可調(diào)的特點，適合大規(guī)模儲能應(yīng)用。全釩液流電池是目前應(yīng)用最廣泛的液流電池技術(shù)。全釩液流電池循環(huán)次數(shù)超過1萬次，系統(tǒng)功率和容量相互獨立，并且容量可在線恢復(fù)。
全釩液流電池技術(shù)的主要缺點包括：單位千瓦時電池成本是鉛炭、鋰離子電池的2-4倍，造成初始投資較高，但考慮到其循環(huán)次數(shù)是鉛炭、鋰離子電池的2-3倍，單次循環(huán)的度電成本與鉛炭、鋰離子電池相比也具有一定的競爭力；能量轉(zhuǎn)換效率較低，在70%左右；能量密度低，需要占用較多的土地和建筑資源；全釩液流電池正常運行需要電解液循環(huán)泵等輔助設(shè)備，運維相較其它電化學(xué)儲能技術(shù)更為復(fù)雜。
(四)鈉硫電池技術(shù)受國外壟斷
鈉硫電池可實現(xiàn)較高的儲能容量，電池運行穩(wěn)定，維護量非常少，循環(huán)壽命可達4000余次，并且已經(jīng)有10年以上的業(yè)績實證。但鈉硫電池需要300℃~350℃的高溫運行條件，具有一定的安全運行風(fēng)險。
鈉硫電池在國外應(yīng)用較為成熟，在全球范圍內(nèi)已建成200余座鈉硫電池儲能電站，其規(guī)模僅次于鋰離子電池。日本NGK公司在鈉硫電池系統(tǒng)研發(fā)方面處于國際領(lǐng)先地位，是全球唯一具有大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)鈉硫電池能力的企業(yè)。國內(nèi)鈉硫電池研制起步較晚，短期難以商業(yè)化推廣。
二、電池儲能技術(shù)分類及性能比較
從儲能技術(shù)的經(jīng)濟性來看，鋰離子電池有較強的競爭力，鈉硫電池和釩液流電池未形成產(chǎn)業(yè)化，供應(yīng)渠道受限，成本昂貴。從運營和維護成本來看，鈉硫電池需要持續(xù)供熱，釩液流電池需要泵進行流體控制，增加了運營的成本，而鋰電池幾乎不需要維護。
三、磷酸鐵鋰電池的安全性論證
對于鋰電池來說，常見使用類型為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。三元鋰電池正極材料的分解溫度在200℃左右，磷酸鐵鋰電池正極材料的分解溫度在700℃左右。實驗室測試環(huán)境下短路磷酸鐵鋰電池單體，基本不發(fā)出現(xiàn)著火的情況，三元鋰電池則不然，在使用三元鋰電池時尤其要對熱管理提出較高的要求，一旦出現(xiàn)過溫、過充、過流等異常情況基友可能造成起火、爆炸等嚴重后果，因而在安全性方面磷酸鐵鋰電池較三元電池而言有著絕對的優(yōu)勢；同時，三元鋰電池的理論壽命約為800次循環(huán)，而磷酸鐵鋰約為2000次以上，因而磷酸鐵鋰電池在循環(huán)壽命上具有絕對優(yōu)勢。
新能源客車安全技術(shù)管理規(guī)定測試要求及標準以磷酸鐵鋰技術(shù)指標為測試驗證指標，尤其在熱失控及熱失控管理方面的實驗要求也僅僅只有磷酸鐵鋰電池符合要求。公共設(shè)施首重安全，公共汽車等尤為嚴格，對此嚴格要求，僅僅只有磷酸鐵鋰電池滿足其要求。世博會期間，人流量高達45萬多人，且在夏天高溫情況下，磷酸鐵鋰電池大巴滿足運載要求，未發(fā)生一例因磷酸鐵鋰電池引起安全事故，磷酸鐵鋰電池在如此惡劣的高溫環(huán)境下經(jīng)受住了考驗，可見其安全性。
磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，簡稱為磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性；磷酸鐵鋰為橄欖石結(jié)構(gòu)，材料熱穩(wěn)定性高，不會形成尖銳的結(jié)晶，刺穿隔膜，導(dǎo)致內(nèi)部短路；同時一些廠家采用了高安全性的六氟磷酸鋰電解質(zhì)，添加了阻燃添加劑和防爆添加劑，不會出現(xiàn)由于電解液而導(dǎo)致的安全故障。因此磷酸鐵鋰不出現(xiàn)燃燒、爆炸等危害。
磷酸鐵鋰具有嚴格的生產(chǎn)工藝要求及質(zhì)量檢測要求。電池在無塵車間內(nèi)生產(chǎn)，生產(chǎn)線為全自動產(chǎn)線，對每個工序都進行全程監(jiān)控并配有追溯系統(tǒng)。質(zhì)量部門對每批次都需進行抽樣檢測，而針刺檢測是眾多測試實驗中最為直觀驗證磷酸鐵鋰電池安全可靠性實驗。將針直接刺入電池殼體，此時電池發(fā)生內(nèi)部短路，而發(fā)生內(nèi)部短路的情況下，磷酸鐵鋰電池只是冒煙而無明火或爆炸現(xiàn)象。
根據(jù)國內(nèi)外儲能系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和電池特點，磷酸鐵鋰電池具有高安全性，是儲能應(yīng)用技術(shù)最佳選擇。
上一篇：特斯拉三季度扭虧為盈
下一篇：新能源車電池多少錢
