近日,位于澳大利亞維多利亞州的特斯拉Megapack儲能電站發(fā)生爆燃,引起火災(zāi)。據(jù)了解,該儲能項目是全球最大的電池儲能項目之一,發(fā)生事故的設(shè)施為重達13噸的鋰電池。而今年4月,北京南四環(huán)的一處鋰電池儲能電站也發(fā)生了爆炸事故。
過去幾年,在各路資本的加持下,儲能市場逐漸升溫,但與之相關(guān)的安全性問題也逐步暴露。據(jù)不完全統(tǒng)計,過去3年間,全球范圍內(nèi)的儲能項目發(fā)生爆炸和火災(zāi)事故共計20余起。
面對這種情況,人們不禁要問,有沒有既可以保證能量存儲,又可以確保安全的儲能之道呢?
電化學(xué)儲能或?qū)⒊芍髁餍滦蛢δ芗夹g(shù)
中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021》顯示,截至2020年底,我國已投運儲能項目累計裝機規(guī)模35.6GW,占全球市場總規(guī)模的18.6%,同比增長9.8%。其中,抽水蓄能的累計裝機規(guī)模最大,為31.79GW,同比增長4.9%;電化學(xué)儲能累計裝機規(guī)模位列第二,為3269.2MW,同比增長91.2%;在各類電化學(xué)儲能技術(shù)中,鋰離子電池的累計裝機規(guī)模最大,為2902.4MW。
目前,儲能行業(yè)仍處于多種儲能技術(shù)路線并存階段,鉛酸電池和鋰電池都屬于電化學(xué)儲能,抽水蓄能依然是當(dāng)前裝機最多的主流儲能技術(shù)。“從儲能技術(shù)發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用看,抽水蓄能會受水資源分布的限制,而電化學(xué)儲能所受約束條件少、建設(shè)周期短、應(yīng)用場景廣泛,‘十四五’期間,主流新型儲能技術(shù)是電化學(xué)儲能。”天能集團智慧能源研究院院長郝三存說。
鉛炭電池是儲能電池的又一發(fā)展方向
對于全球?qū)掖伟l(fā)生的鋰電池儲能電站安全事件,全國人大代表、天能集團董事長張?zhí)烊握J為,主要原因在于鋰電池的熱失控。而鋰電池?zé)崾Э貏t可能是由于電池電芯本身缺陷或電池管理系統(tǒng)等設(shè)備的安全、質(zhì)量、設(shè)置問題導(dǎo)致的。
“鉛酸電池是非常成熟的電池技術(shù),在可靠性和穩(wěn)定性方面,是其他電池技術(shù)不能比擬的。電池的電解液是水基體系,熱失控和燃燒爆炸的概率很小。”郝三存說,以現(xiàn)有的全自動回收產(chǎn)線為例,鉛酸電池回收利用率可達99%以上。除鉛以外,電池的塑料部分可做成再生塑料顆粒,硫酸也可循環(huán)再利用。
現(xiàn)在鉛酸電池還有了“升級版”。
2020年,天能集團完成了國家電網(wǎng)雉城(金陵變)12MW/24MWh鉛炭儲能項目,這是浙江省乃至全國首座超大型鉛炭儲能電站項目。在這之前,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡稱大連化物所)李先鋒、張華民研究員帶領(lǐng)團隊研制的百千瓦時級(100kWh)鉛炭電池儲能系統(tǒng),已經(jīng)在大連化物所星海二站園區(qū)成功并網(wǎng)運行。
鉛炭電池技術(shù)是一種新型電化學(xué)儲能技術(shù),從本質(zhì)上來說,是對鉛酸電池配方的優(yōu)化。“鉛炭電池是在鉛酸電池的負極中加入碳材料制成的電池。”張華民介紹,碳是非常神奇的元素,擁有的化合物種類最豐富,它的加入,使鉛炭電池在保留鉛酸電池原有功率密度的基礎(chǔ)上,充放電性能得到大幅改善。而且鉛炭電池和鉛酸電池一樣,基本可實現(xiàn)100%回收,是目前相對經(jīng)濟可行的電力儲能技術(shù)路線之一。由于鉛炭電池的電解液是硫酸水溶液,只要保持通風(fēng),就不會發(fā)生燃燒爆炸,安全性好。“今后隨著技術(shù)的不斷成熟,鉛炭電池在儲能領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)越來越大的市場份額。”張華民說。
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鉛炭電池已被用于多個國內(nèi)儲能示范項目
電池技術(shù)是制約儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。張華民認為,憑借充電接受能力強、安全可靠、制造成本低等優(yōu)勢,在可再生能源廣泛利用和儲能市場規(guī)模不斷擴大的背景下,鉛炭電池將成為繼鋰離子電池、液流電池之后,儲能電池的又一發(fā)展方向。
張華民介紹,我國從事鉛炭電池研究開發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)主要有南都電源、圣陽電源、天能電池、超威集團、雙登集團等。
南都電源研發(fā)的鉛炭電池產(chǎn)品目前已被應(yīng)用在多個國內(nèi)儲能示范項目中,如浙江舟山東福山島風(fēng)光柴儲能電站、新疆吐魯番新能源城市微電網(wǎng)示范工程、南方電網(wǎng)光儲一體化柴儲能電站、無錫新加坡工業(yè)園智能配網(wǎng)儲能電站、浙江鹿西島4MWh儲能項目等,運行狀況平穩(wěn)。
除了儲能,鉛炭電池也應(yīng)用在了新能源汽車上。由于可以在車輛加速和制動期間快速輸出、輸入電荷,鉛炭電池特別適合于汽車啟停系統(tǒng)。
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