近年来,全球能源日益紧张、环保理念深入人心,以风力发电、光伏发电为代表的绿色能源得到了快速发展和应用。但此类能源受环境变化影响非常大,导致电力供应波动大、不稳定,极大限制了其在实际使用中的效果,甚至影响到了现有电网的安全顺利运营。电力储能作为平稳电力供应的主要手段,也得到了快速发展。
1.电力储能技术分类 中机院机电市场研究所
根据调研,电力储能技术主要有三类:机械储能、化学储能和电磁储能 中机院机电市场研究所
机械储能主要包括:抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能;化学除能主要包括:铅酸电池储能、氧化还原液流电池储能、钠硫电池储能和锂离子电池储能;电磁储能主要包括:超导储能和超级电容器储能。
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2.主要电力储能技术比较 copyright 中机院机电市场研究所
抽水储能作为所有储能技术中最适合大规模储能的技术,已经在国内电网储能中得到广泛应用。但由于抽水储能对当地的水资源有一定要求,环境适应性较差,更适于为整个电网进行储能; 内容来自中机院机电市场研究所
飞轮储能、超导储能由于放电时间短,只有几分钟,更适于作为临时备用储能电源使用。 内容来自中机院机电市场研究所
在目前已经得到应用的各项储能技术中,化学储能技术在充放电时间、响应速度、便捷性等方面均较为适合风力、光伏等电站对储能设施的要求,也最有可能成为风力、光伏发电等绿色能源“配套”储能技术。
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3.主要化学储能技术及其发展 内容来自中机院机电市场研究所
在化学储能技术中,氧化还原液流电池和钠硫电池仍处在研发、试用阶段。铅酸电池和锂离子电池目前技术最为成熟,已经在国内形成了完整的产业链。主要四类化学储能技术比较如下:
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从各化学储能技术发展来看: copyright 中机院机电市场研究所
(1)氧化还原液流电池
一直以来,国内氧化还原液流电池的研发主要集中在以中科院大连化学物理研究所为代表的科研机构,其2007年建成的2kW全钒液流电池测试系统于2011年6月成功实现了1万次充放电循环。2009年北京普能世纪有限公司收购加拿大VRBPower,一跃成为全球领先的钒液流电池制造商。
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2008年以来,已经有钒液流储能电池在国家电网等场所开展应用试验,也为未来的规模化应用奠定了一定的基础。
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(2)钠硫电池
国内掌握钠硫电池技术并具备规模化生产的只有中国科学院上海硅酸盐研究所一家。2007年初步试制成功后,研究所与上海电力2007联合设立了钠硫电池研制基地,2009年建成2MW钠硫电池中试生产线,并在上海电力支持下进行了小范围应用试验。
2011年上海硅酸盐研究所联合上海电气、上海电力组建了产业化公司,在配合建设国家/上海市兆瓦级储能示范电站的同时,分三阶段实现产业化目标。 中机院机电市场研究所
鉴于钠硫电池尚未在电网进行实际测试,因此离产业化和规模应用仍有很长的路要走。 中机院机电市场研究所
(3)铅酸电池 内容来自中机院机电市场研究所
铅酸电池是最成熟、产业基础最好的化学储能技术。并作为主要的二次电池,在运输工具、工业、民用等领域得到了广泛使用,在离网式风/光电站也得到了较多应用。
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但由于比容量低,相同容量的储能设施体积将大大高于其他技术的储能设施,而循环寿命短直接导致其使用寿命远低于其他技术储能设施,限制了其在大规模储能领域的应用。而近年来屡禁不止的血铅事件和年初以来国家对铅酸电池行业的大力整治,为铅酸电池的未来发展抹上了阴影:一方面,行业整治导致铅酸电池市场出现供应短缺、价格上涨,削减了铅酸电池的价格优势;另一方面,从环保角度,铅酸电池将不会成为未来的大规模储能技术发展方向。
(3)锂离子电池
根据调研,与其他几类化学储能技术相比,锂离子电池有较为明显的优势。
首先,锂离子电池尤其是动力锂电池经过多年发展与应用,在技术成熟度方面仅次于铅酸电池,拥有比亚迪、ALT、比克、中航锂电、哈尔滨光宇等一批拥有较强技术、制造实力的领军企业; copyright 中机院机电市场研究所
其次,锂离子电池在国内已经形成了完备的产业链,众多企业参与其中,极大推动了行业的发展,这也是氧化还原电池和钠硫电池目前所不具备的;
第三,锂离子电池比容量、比功率高与其他电池,更适于大规模储能之用; 中机院机电市场研究所
第四,储能用锂离子电池的应用领域覆盖电动自行车、电动汽车、电动公交车、通信基站、储能电站等,并且,在各个领域均得到了较大的关注与政策支持。未来部分领域的突破性发展,将推动行业的整体发展,进而呈现以点带面的发展格局。
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此外,锂离子电池也已经开始在电网中得到应用。2011年南方电网5MW(一期)锂电池储能电站建成并投入运营;全国首个风光储输综合示范项目已确定,一期20MW储能电站中,锂离子电池占90%,达18MW。
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