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為何鈦酸鋰是最具應用前景的儲能技術?
2019-05-07 15:14:37 來源: 中國金融信息網
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  水能、光能、風能、生物質能……近年來,我國清潔能源産業快速崛起。截至2018年底,我國可再生能源發電裝機達到7.28億千瓦,同比增長12%,佔全部電力裝機的38.3%。其中,風電、光伏累計裝機分別達到1.84億千瓦和1.74億千瓦。可再生能源的清潔能源替代作用日益突顯,這為儲能産業打開了更廣闊的發展空間。當下,業界普遍認為,多能互補時代已經到來,儲能即將站上風口。

  我國《能源發展“十三五”規劃》提出,加快優質調峰電源建設,積極發展儲能,開展儲能示范工程建設,構建能源生産、輸送、使用和儲能體係協調發展、集成互補的能源互聯網,推動儲能係統與新能源、電力係統協調優化運行。

  加快儲能技術與産業發展,對于構建“清潔低碳、安全高效”的現代能源産業體係,推進我國能源行業供給側改革、推動能源生産和利用方式變革具有重要戰略意義。

  儲能商業化仍面臨挑戰

  發展儲能,意義重大,而儲能作為智能電網、可再生能源高佔比能源係統、“互聯網+”智慧能源的重要組成部分和關鍵支撐技術,其市場價值同樣可觀,“萬億”規模已經成為基本共識,但現階段商業化的挑戰依然不容忽視。

  近年來,我國儲能産業中,壓縮空氣儲能、飛輪儲能,超導儲能和超級電容,鉛蓄電池、鈉硫電池、液流電池等儲能技術研發應用加速,尤其是鋰離子電池作為儲能的主要技術路徑之一,發展迅速。鋰離子電池的負極材料主要集中在碳材料、合金材料和鈦酸鋰等幾類。碳材料雖然具有來源廣泛、合成工藝簡單、無毒無害等優點,但是碳電極與金屬鋰的電位接近,當電池過充電時容易在碳電極表面析出金屬鋰形成鋰枝晶,鋰枝晶會刺穿隔膜引起短路,帶來極大安全隱患風險。如果用合金類材料作為負極替代材料,碳材料部分安全性問題,比能量也有所提高,但是在充放電的過程中,體積容易發生較大變化,同樣容易穿透隔膜,造成短路。

  除了安全,在儲能的商業化過程中,成本過高問題是阻礙儲能産業化發展的一大瓶頸。事實上,除抽水蓄能外,鉛酸、鋰電、鈉硫等各類電化學儲能,成本都相對較高,在沒有儲能電價政策和補貼政策的前提下,很難實現盈利。目前中國已建成的儲能示范工程驗證了儲能技術的可行性,但商業化運營模式未能形成。

  業內專家認為,儲能要推進産業化發展,必須研發長壽命、低成本、高安全的儲能産品,提高用戶端的使用性價比。

  鈦酸鋰技術有望引領儲能産業

  安全,從來都是鈦酸鋰的優點。碳材料、合金材料作為負極的劣勢恰恰是鈦酸鋰的優勢。相關研究顯示,鈦酸鋰材料負極能吸收正極發生分解反應釋放出的氧氣,晶型結構幾乎不會發生變化,大幅度降低了電池熱失控的風險,使得電池能夠在高溫、低溫環境中均可以達到安全使用標準,破解安全難題。

  電池壽命是決定成本的重要因素。鈦酸鋰電池有望以長壽命來攤薄全生命周期成本,率先實現儲能的商業化。據專家介紹,與傳統鋰離子電池普遍採用的石墨材料相比,鈦酸鋰材料在充放電嵌脫鋰過程中,骨架結構幾乎不發生收縮或膨脹,被稱為“零應變”材料,避免了一般電極材料脫、嵌鋰離子時晶胞體積應變而造成的電極結構損壞的問題,因此壽命得到巨大突破。據實驗數據測定,鈦酸鋰電池的循環壽命可達25000次以上,是普通鋰電池4-8倍,壽命可達30年。

  提及鈦酸鋰,不得不提國內最大的全國最大的鈦酸鋰電池生産企業——銀隆新能源。已在全國100多座城市運營的銀隆新能源汽車我們非常熟悉,殊不知其實銀隆是先行布局儲能産業,再布局新能源客車的。銀隆早已意識到儲能是未來推動新能源産業發展的前瞻性技術並致力于儲能技術研發。2017年,銀隆與中國電力科學研究院等單位聯合研究的“儲能用低成本鈦酸鋰電池研制及係統集成技術開發與應用”項目,在保證鈦酸鋰電池高安全、長壽命本徵特性的同時,使成本大幅下降,被評為北京市科學技術獎二等獎,該技術項目的相關研究成果除了在“國家風光儲輸示范工程”項目中得到應用外,對于在北京—張家口舉辦的2022年冬奧會以及北京電動汽車産業的發展,也將發揮重要作用。

  除了在安全、壽命方面的優勢外,充電速度也是大規模儲能比拼的重要指標。數據顯示,同等容量,傳統鋰電池需要充電2-4小時,而鈦酸鋰電池僅需要6分鐘,這被認為具有極強的調峰價值。鈦酸鋰的高倍率性能能夠提供3C配置係統,為用戶提供一個最小規模的高倍率係統完成調頻等輔助服務,瞬間提供大倍率的輸入/輸出。

  鈦酸鋰高穩定性和長壽命周期,性能顯著優于傳統的鋰離子電池,使得其在儲能的應用場景具有獨特的優勢,非常適合用于大型儲能,被業界稱為“最具應用前景的儲能電池之一”。

  值得一提的是,近年來,銀隆已經成功開發出多種儲能産品,廣泛應用于家庭、小區、工業、交通、電網等多個場景。目前,已建成我國首個兆瓦級的鈦酸鋰電池儲能站,同時也是世界上首個10千伏無變壓器直挂電網的電池儲能係統的示范工程。

  在國外,銀隆奧鈦1MW頻率調節的集裝箱儲能係統被美國電力公司AES採用,該係統成功驗證了銀隆奧鈦電池可穩定運用于電網調頻及其它輔助服務。此外,美國夏威夷自然能源學院,世界第一大風力發電運營商維斯塔斯Vestas均已經成為銀隆奧鈦集裝箱儲能係統的用戶。

  在由中國化學與物理電源行業協會主辦的第九屆中國國際儲能大會上,憑借高安全、長壽命的鈦酸鋰智能儲能産品,銀隆新能源被評為“2019年度中國儲能産業最具影響力企業”,便是對銀隆的推進能源生産和消費革命做出貢獻的充分肯定!

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【糾錯】 責任編輯: 冉曉寧
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