鉅大LARGE | 點擊量:3364次 | 2018年08月26日
淺析各類儲能材料
特斯拉(Tesla)執(zhí)行長ElonMusk發(fā)下豪語要在百日內(nèi)透過設置太陽能與儲能系統(tǒng)來解決南澳的用電問題,為儲能系統(tǒng)的發(fā)展打開新章。特斯拉的儲能系統(tǒng)以鋰離子電池為主要技術,其他如液流電池、鈉硫電池等都是常見的儲能形式。本文將進行簡單的整理與比較。
主流技術:鋰離子電池
鋰離子電池是目前市面上最常見的儲能技術,廣泛應用于各種個人電子產(chǎn)品、行動裝置乃至于電動車之車載電池。特斯拉與日本Panasonic共同在美國內(nèi)華達州所設置的電池工廠Gigafactory就以生產(chǎn)鋰離子電池為主;而這項技術也有LGChem、SamsungSDI、比亞迪等知名公司投入較大規(guī)模的研發(fā)生產(chǎn)。
鋰電池的優(yōu)點是能量密度較高,可達200~500Wh/L;缺點是充放電性能相對較弱(例如:較不耐過充、循環(huán)使用有一定年限等),且結構與電路組成復雜,成本也比較高,較不利大規(guī)模使用。
不過,ElonMusk宣布將在南澳采用的儲能方案即是鋰電池,且預計將投資2,500萬美金設置100MWh的并網(wǎng)儲能系統(tǒng)。加上特斯拉電動車也都采用鋰電池,這項技術在領導廠商的帶動之下會如何發(fā)展仍值得關注。
其他技術
包含鋰離子電池在內(nèi),目前能見度較高的儲能技術皆以電化學儲能為主,例如:液流電池、鉛炭電池、鈉硫電池等等。
液流電池是目前已見MW級測試的儲能技術,透過氧化還原反應來進行儲能放能,循環(huán)使用壽命可長達20年,且能夠100%深度放電而不影響整體蓄電功能。液流電池常見的電解液為釩(全釩液流電池),日本住友、中國大連融科與大連化物、大力電工等都有相關的技術研發(fā)。由于其儲電量大,且使用年限長,因此被視為大規(guī)模結合風、光、微電網(wǎng)的潛力技術。
鉛炭電池由鉛酸蓄電池與超級電容結合演變而來,保有超級電容的快速、大量充放電功能,以及鉛蓄電池的高能量密度優(yōu)點。這種技術的循環(huán)壽命較長,具低溫運作功能,安全性高而成本低,原料容易取得,是鋰電池的主要替代技術之一。
鈉硫電池的性質(zhì)與鉛炭電池不同,運行溫度高達300~350度,且啟動時間長,應用上較受限制。但這種以鈉與硫分別作為陰極與陽極的技術,儲能的能量密度比鉛蓄電池高上三至四倍,體積小且可大電流、高功率充放電,仍然有一定的應用領域。
儲能系統(tǒng)的現(xiàn)在與未來
儲能系統(tǒng)目前主要需求來自電動車,與光伏等再生能源發(fā)電搭配的應用相對較少。一方面是因為蓄電池規(guī)模化的限制,另一方面則是由于儲能系統(tǒng)成本仍然過高。
電動車用電池對于蓄電池能量密度的要求較嚴苛,當蓄電量衰退到低于70%時就需汰役更換,而這大約需要五至八年的時間。因此,當電動車用電池開始出現(xiàn)汰役潮,就能改裝并與再生能源發(fā)電系統(tǒng)結合;如此一來,將能再次帶動再生能源系統(tǒng)的需求,進一步推動儲能系統(tǒng)市場規(guī)模與價格降低。
根據(jù)中國大陸“十三五”計劃的相關發(fā)展方向,中國大陸2020年的儲能市場規(guī)??赏^130GW,相當于當年全國總發(fā)電機組1,800GW近8%。而從日本、德國等先進國家的經(jīng)驗來看,儲能系統(tǒng)的需求未來幾年就會崛起,如今已是可以展開規(guī)劃布局的時機。
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