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分析未来储能电池的主流技术

钜大LARGE  |  点击量:220次  |  2018年11月26日  

摘要
锂离子电池是当前最受关注的储能技术,据美国能源部统计,至2016年年底,美国、日本、欧盟和中国储能装机占全球总装机的94%,其中电化储能示范数量近百项,项目数占比为53%。

锂离子和液流电池有望成为未来储能电池的主流技术

锂离子电池是当前最受关注的储能技术,据美国能源部统计,至2016年年底,美国、日本、欧盟和中国储能装机占全球总装机的94%,其中电化储能示范数量近百项,项目数占比为53%。

在电化学储能示范项目数中,锂离子电池所占比重最高,达到48%,在电池储能中位列最高。未来,新一代锂离子电池技术将对电池的安全性、能量密度、充电时间等指标带来根本性的改变,在电网调峰调频、电动汽车、商用/家用储能系统等领域具有广阔的应用前景。

液流电池具有容量大、成本低的优势,能够建成10万千瓦级以上、经济可靠的储能电站,为提高电网调度控制灵活性、大规模发展新能源提供重要支撑。在大型能源基地、中枢变电站、负荷中心、电网末端等地区建设投运储能电站,能够提供调峰、调频、调压等多种辅助服务,在保持发用电平衡、缓解电网局部阻塞、应对电网紧急事故等方面发挥重要作用。

未来储能电池的主流技术

在新能源发电基地配置大容量液流储能系统,能够有效平抑新能源发电出力波动,灵活跟踪发电计划曲线,促进新能源发电成为主力电源。

综合国际可再生能源署、国际能源署等机构的判断,2030年左右锂离子和液流电池将突破技术瓶颈,电池整体性能得到全面提升,成为最具大规模商用前景的主流电池技术,占全球储能电池容量的比例将超过50%,极大推动储能电池技术的发展和应用。

多种储能电池技术创新发展将在新一代电力系统中发挥重要作用

随着未来多种电池储能技术发展和广泛应用,储能电池将应用到电力系统“发、输、配、用、调”的各个环节,有可能改变现有电力系统生产、运输和使用方式,助力传统电力系统向“广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控”的新一代电力系统转型。

在发电侧,锂离子电池、液流电池将成为支撑新能源大规模发展重要的储能技术,推动新能源成为新一代电力系统的主力电源。截至2017年年底,我国风电、光伏发电并网容量合计达到2.93亿千瓦,占全部电源装机的比重达到17%。未来我国新能源还将加快大规模发展。

根据国家非化石能源发展目标、碳减排目标,考虑在水电和核电装机放缓情景下,2030年年底全国风电、光伏发电等新能源发电总装机容量至少要达到8.8亿千瓦,是2016年年底新能源发电装机容量的3.5倍左右,占全部电源装机容量的比重达到30%左右。未来,高比例新能源接入将成为我国新一代电力系统的主要特征,如何驾驭大规模新能源并网运行需要大幅提升电力系统灵活性。锂离子电池、液流电池将在短时大功率输出、响应速度快等性能方面实现进一步突破,有效平抑大规模新能源发电出力波动,灵活跟踪发电计划出力曲线,实现新能源电厂可观、可测、可控。

在电网侧,液流电池作为大容量电网级储能电站备受青睐,可为电网提供多种辅助服务,增强电网调度控制的灵活性和安全性。液流电池具有循环寿命长、容量大、响应速度快、安全性高的技术优势,未来有望代替目前已投运的锂离子储能电站,发展成为10万千瓦及以上的电网级储能电站,提供调峰、调频、调压等多种辅助服务,在发用电不平衡调剂、应对电网紧急事故中发挥作用。

同时,在大型能源基地周边、中枢变电站、负荷中心、电网末端等地区建设大容量液流储能电站,能够充分发挥不同地域储能电站在缓解局部电网阻塞、促进电力平衡中的重要作用。

在用户侧,锂离子电池将成为推动分布式小型电池储能系统发展的主流技术,新型电池可作为锂离子电池的补充配合应用。未来锂离子电池技术进一步突破,能量密度将接近600瓦时/千克,续航能力超过500公里,比目前提高一倍左右;充电时间将缩短至30分钟以内,使用寿命达到15年,满足小型分布式储能、移动式电源的性能要求。

新型电池可配合锂离子电池共同在电动汽车、家用分布式储能等领域实现融合应用。未来,分布式光储应用潜力较大,部分用电需求小、对电网依赖性不强的用户,出于经济利益考虑,可能选择分布式光储系统独立供电,美国夏威夷已经出现了用户选择“分布式光储+电网”供电模式。

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