在由SMM、重庆市江津区人民政府、上期所共同共同主办的2023 SMM第十二届金属产业年会-SMM铅业年会上,广东英业达电子有限公司总经理汪国兵针对储能用铅炭电池前景作出展望。
储能铅炭电池介绍
铅炭电池定义与原理:铅炭电池是一种电容型铅酸电池,正极为二氧化铅、负极为铅炭复合电极、电解液为硫酸溶液的蓄电池。铅炭电池通过在传统铅酸电池的负极中以“内并”或“内混”的形式引入具有电容特性的碳材料,如石墨、炭黑、活性炭、碳纳米管、石墨烯等,可以有效抑制负极活性物的硫酸盐化问题,使得电池的循环寿命显著增加,并且,提高了电池的充放电功率。
铅炭储能电池特点:
电荷接受能力:普通充电时间比常规产品缩短60%左右
快速充电能力: 2C(A)1小时可充满电,比常规产品缩短约50%
低温放电能力:-41℃低温起动指标高于常规产品-29℃低温起动
低温充电能力:-41℃低温环境充电1小时,容量可恢复到0.9C,而常规产品至少需要充电16小时容量方可恢复到0.9C
高倍率放电能力:5I(A)放电时间大于40min,比常规产品放电能力 提高30%以上。
循环放电能力:70%深度放电循环次数大于4000次,比常规产品循环次数提高40%左右
过放电能力:过放电容量恢复率为100%,比常规产品提高约15%
耐振动性能:可耐受10g120h机械振动,常规产品只能耐受5g8h振动
安全性:可经受直流500W24V电源熔断5A保险丝火花爆炸试验
水损耗:连续充电500h,水损耗量按20h率容量计算为0.5g/Ah,比常规产品减少50%左右的损耗量
国家能源转型现状与规划
2021年,非化石能源在能源结构中占比为16.6%,2022年非化石能源占比提升至17.5%。
多重因素造成电力偏紧,国家从政策面助力非化工能源的发展,预计2060非化石能源占比将达85%。
储能市场现状
不得新建大型动力电池梯次利用储能;
整县推进-困难重重;
光伏加园区-稳步推进-工商储;
各省已出台“十四五”新型储能规划、未来新型电力系统的战略;
多措并举提升电站:整体调峰、调压、调频能力;
平滑电力、消纳能力、外送水平。
储能市场规划
风光储输配一体支持用户侧储能多元储能与物联网融合;
大力发展风电、太阳能发电;
积极稳妥发展水电、生物质发电;
安全高效发展核电;
适应性发展煤电、气电;
加快培育分布式源网荷储一体化发展新业态新模式;
发展供需智能互动的虚拟电厂、微电网建设、可再生能源消纳。
铅炭电池、国家政策支持
此前,工信部、国家发改委以及商务部联合发布《轻工业稳增长工作方案(2023-2024年)》解读,其中提到,要大力发展铅炭电池等产品。
铅炭电池作为国家鼓励新型储能的关键技术,其具体优势如下:
主要电化学储能电池成本性能分析
各种电池成本性能分析:比选结论
整体对比如下:
全钒液流电池循环次数较高,但能量密度较小、维护成本高;锌溴电池自身存在较多问题,暂时不适宜推广应用。
目前铅炭电池成本相对较低,并且可回收符合国家循环经济政策,还有约40%折旧的回收率,具有很大成本优势,但充放电倍率相对较低,目前有大量应用于调峰储能项目,需相对较大的占地面积,但安性更高。
锂电池能量密度较高,成本相对高,占地面积小,安全性不断提升。相对于磷酸铁锂,三元锂安全性风险略高,已被国家能源局暂停,不适宜大规模调峰储能电站使用。 预计未来大
型储能电站主要采用可再生铅炭储能电池,和钠电池、磷酸铁锂电池。
铅炭储能市场需求与价格
电力变电站高性能铅蓄电池 投运7年以上正常55.8%
铅炭储能短时间实现从电池到系统到投资运营
储能业务无论市场和技术能力还是商业模式都有了 巨大的质变。以后的发展是产品全覆盖,包括电源系统集成、云平台运维及循环回收等一站式解决。
新能源储能的现状
集中式与分布式储能相结合,绿色能源,清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动。
共享储能、规模化储能集群智慧调控;高度数字化、智能化、互联化。
加快推进数字化转型和构建能源互联网。
承载高水平电气化、实现高水平低碳化。
未来受约束的能源:水电、核电、生物质发电、地热发电等受资源环境约束;
未来是主体的能源:可再生能源、非化石能源、风光储能氢能等新能源。
铅炭储能前景展望
风光火储、风光水储、源网荷储多能互补
储能产业链:级联式高压接入锂电池储能、铅炭储能、大容量超级电容储能、高温超导储能、铁-铬液储能、重力压缩空气储能、废弃矿井无水坝抽水储能、全钒液流储能、飞轮储能、太阳能移动储能、化学储能、钠离子储能;
新能源可再生及展望:高安全、高稳定、高可靠、高效率、高功率、高能量密度;
防火、防爆、智能;大容量、低成本、长时间、长寿命、易回收、可循环。