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儲能技術——誰也取代不了誰,誰也不能獨霸天下!?
作者:管理員    發布于:2022-06-13 10:33:51    文字:【】【】【
摘要:全球儲能技術主要有物理儲能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等)和電磁儲能(如超導電磁儲能)等三大類。
 全球儲能技術主要有物理儲能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等)(如超導電磁儲能)等三大類。
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      中國科學院大連化學物理研究所張華民教授說:“哪種技術更適合大規模儲能技術的發展,何種儲能技術最值得關注,都需要應用和實驗結果的檢驗。就現在的發展趨勢來看,誰也取代不了誰,誰也不能獨霸天下。各自都有不同點和應用的空間,各種技術占領在不同的位置?!痹谀壳耙呀洬@得實際應用或者第三方測試驗證的各種大規模儲能技術中,抽水蓄能和壓縮空氣技術相對成熟,適合100兆瓦以上級別儲能系統;鈉硫電池、礬電池、圣陽鋰電池、圣陽鉛酸電池和飛輪儲能電池已經開始運用于兆瓦級別的項目中,而在百萬千瓦及以下級別的應用中,大多數儲能技術都能夠滿足需求。
      
      抽水儲能是目前電力系統中應用最為廣泛的一種儲能技術,一般工業國家抽水儲能裝機占比約在5%~10%的水平。其主要作用包括調峰填谷、調頻、調相、緊急事故備用、黑啟動和提供系統的備用容量,還可以提高系統中火電站和核電站的運行效率。然而,大型抽蓄電站通常在山區,通常離風電場遠,大型抽蓄電站與風電場的長距離意味著增加已經過負荷電網的負擔和輸電損失,為了補償非常不穩定的風能,水泵的入力應當連續變化。為了解決上述問題,國際著名的安德里茨水電集團就此研發了一個創新概念,小型、分布式抽水蓄能電站,采用標準變轉速水泵水輪機,同步電動發電機配全容量變頻器。這個新概念的要點是抽蓄電站可在當地建設,靠近風電場,典型水頭范圍是在50米~200米。這一突破創新受到國內外電力公司和專家的關注。
      
      壓縮空氣技術可以用于冷啟動、黑啟動,響應速度快,主要用于峰谷電能回收調節、平衡負荷、頻率調制、分布式儲能和發電系統備用。2009年,壓縮空氣儲能被美國列入未來10大技術,德、美等國有示范電站投入運營。
      
      總體而言,目前尚處于產業化初期,技術和經濟性有待觀察。飛輪儲能利用電動機帶動飛輪高速旋轉,將電能轉化成機械能儲存起來,在需要時飛輪帶動發電機發電。飛輪儲能的優點是效率可達90%以上,無噪聲、無污染、維護簡單,可連續工作。缺點是能量密度比較低,保證系統安全性方面的費用很高,在小型場合還無法體現其優勢。目前,飛輪儲能技術可用于不間斷電源、電網調峰和頻率控制,主要作為蓄電池系統作補充。隨著新材料的應用和能量密度的提高,其下游應用逐漸成長,處于產業化初期。
      
      目前,鈉硫電池在國外已是發展相對成熟的儲能電池,其壽命可達10年~15年。日本在2002年就已進入商業化實施階段,2007年日本年產鈉硫電池量已超過100兆瓦,并開始向海外輸出。在國內,國家電網公司同中國科學院上海硅酸鹽研究所合作,2008年完成了電池模塊研制,2009年度攻關百萬千瓦級儲能設備,2010年實現世博會示范應用,到2011年進入大規模產業化階段。將來該項技術極有可能成為首批電化學儲能電站的應用技術。
      
      全釩氧化還原液流電池,簡稱釩電池,具有長壽命、大容量、頻繁充放電等優勢。目前,全球范圍內能夠提供工業化釩電池產品的企業包括日本住友電工、北京世紀普能、大連融科等企業。全釩液流電池已經實現商業化運作,能夠有效平滑風力發電功率。在日本運營的容量為4兆瓦的全釩液流電池為當地32兆瓦的風電場提供儲能,并已運行27萬次循環,世界上還沒有任何其他儲能技術能夠實現這一要求。近兩年來,隨著全球對儲能技術的關注,釩電池在中國、美國陸續獲得了一些項目機會。如北京世紀普能在9月獲得國家電網公司在河北省張北縣建設的國家風光儲示范工程一期液流電池儲能系統訂單,將提供規模為8兆瓦的全釩液流電池儲能系統。
      
      鉛碳電池使用獨特的循環用正極以及鉛/碳負電極。這種電極處理技術促使電池能夠在部分荷電狀態(PSoC)下運行,并具有高循環壽命。西恩迪公司是鉛酸電池領域的技術領先者,其解決方案以實現部分荷電狀態運行下的高循環壽命為目標,利用集成碳負極和先進的正極板設計以及活性材料配方。
      
      深圳雄韜公司董事長張華農在2011儲能會議中提到的“混合動力電池”也是新興的概念,張華民表示,“由于鉛酸電池長期的環保問題,導致混合動力電池的概念還尚未被業界所重視?!绷姿徼F鋰電池具有長壽命、低成本以及高安全性等優勢,是目前最熱門的電動汽車電池技術之一,也是電力儲能系統的熱門候選技術之一。由于產品生產工藝相對容易,磷酸鐵鋰電池在中國獲得了高度的發展,無論是民間和政府都對該技術寄予厚望,其中以比亞迪公司實力最為雄厚。但從全球來看,標志性企業是美國A123公司。
      
      鉛酸電池、鋰離子電池的標準相對完善,但是對于液流儲能電池是新興的技術,標準還暫未制定。大連化物所正在牽頭籌備國家電工行業液流電池標委會,組織各課題單位參與液流電池行業標準的制定,推動國內液流電池行業的規范化。國際電器工業協會(IEC)TC105組建了液流電池標準戰略研究專家組正在修改液流儲能電池標準指南建議書,國家973液流儲能電池重大基礎研究項目首席科學家張華民教授就是專家組其中一人。受歐洲標準化組織CEN&CENELEC邀請,參與歐洲液流儲能電池標準協議的制定工作。這些都說明中國在液流儲能電池技術已經處于領先地位,而大連融科正在這一領域積極開展研發工作??梢哉f,以全釩液流電池為代表的液流電池在國外已進入產業化初期。
      
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