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储能路在何方?五大新型储能技术一览

日期:2022-10-28    来源:维科网储能

国际新能源网

2022
10/28
09:04
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关键词: 钠离子电池 重力储能 压缩空气储能

大型储能赛道火热,储能新技术日新月异,钠离子电池、液流电池、重力储能、飞轮储能、压缩空气储能产业化不断加速,示范项目落地的消息层出不穷。

钠离子电池

钠离子电池优势明显,首先,原料丰富,地壳钠丰度约为锂的435倍,其他原材料相比磷酸铁锂电池等,也易得且成本较低;其次,可套用锂电制造工序、产业链,具备快速实现产业化的能力;第三,性能表现优异,安全性高、快充性能优异、低温性能良好。

不过钠离子电池缺点也同样明显,体积大,能量密度较低,循环寿命没有锂离子电池长。

综上,在大型储能领域,这个对产品能量密度没有较高要求,对产品材料、生产成本极度敏感,对产品空间体积没有较大苛求的领域,钠离子电池潜力巨大。

目前,我国企业在钠电产业化进展中表现亮眼。

中科海纳在钠电储能技术领域位居世界前列;宁德时代等锂电龙头入局钠电储能加快产业化进程;华阳股份实现了全球第一批钠离子电芯产线投运。

液流电池

液流电池以正负极活性物质为分类标准,可分为全钒液流电池,锌溴液流电池、铁铬液流电池等,其中,全钒和铁铬是商用主流。

液流电池由于结构设计,工作时,正负极电解液分离,各自循环,互不干扰,具有循环寿命长、适用范围广、容量高、安全性高和电解液可重复使用等优点。

缺点是运行温度范围较窄和能量密度低,以全钒液流电池为例,其能量密度为15~30Wh/L,约为锂离子电池的十分之一,甚至26分之一。

在长时储能领域,铁铬液流电池优势尤其明显,毒性、腐蚀性较低,循环寿命可达上万次,折合成使用时间,可达20年以上,且综合成本接近抽水蓄能,在长时储能领域潜力巨大。

据维科网储能的不完全统计,目前,已经建成的液流电池储能项目有200MW/800MWh大连液流电池储能调峰电站国家示范项目、10MW/40MWh国电投驼山网源友好风电场储能项目和1MW/2MWh华电滕州新能源热电有限公司项目等。

重力储能

重力储能分属于机械储能,工作原理是利用高度差,升降储能介质,实现重力势能和电能的相互转换。

重力储能优势主要集中在三个方面。第一,初期投入成本低,仅需约3元/Wh,比抽水蓄能还低;第二,高安全性,对环境没什么严苛要求,在偏远地区也能建;第三,长寿命,平均寿命可达30-35年。

缺点是占地面积大,能量密度低。适用于电力成本高、储能需求小、有周期性储能需求的小岛屿和孤立地区。

我国重力储能先行者是中国天楹,2022年9月8日,其发布公告,与通辽市人民政府、中国投资协会达成战略合作,打造含重力储能项目的通辽风光储氢氨一体化零碳产业园和零碳产业装备制造中心。

压缩空气储能

压缩空气储能,指利用电网负荷高峰低谷,在电网负荷低谷时使用电能,将空气进行压缩存储,之后,在电网负荷高峰时释放被压缩的空气,令其推动汽轮机发电。

根据工作介质、存储介质和热源不同,压缩空气储能可分为传统压缩空气储能系统、带储热装置的压缩空气储能系统和液气压缩储能系统等。

压缩空气的优点在于选址的灵活性,电站可建设在山洞、盐穴、报废矿井、过期油气井等地,能极大减少原材料和用地的成本。

压缩空气储能在技术方面较为成熟,国内已有多个示范项目落地。

2021年9月23日,在山东肥城经济开发区,10MW的盐穴压缩空气储能调峰电站正式投运。

2022年5月26日,江苏省常州市金坛区,世界首个非补燃压缩空气储能电站——金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目正式投运。

飞轮储能

飞轮储能的核心部件是飞轮本体和电动/发电互逆式双向电机。

飞轮储能工作原理为:互逆式双向电机工作,带动飞轮高速旋转,将电能转化为机械动能进行存储;在需要电能时,利用旋转的飞轮,带动电机工作发电,输出电能,从而实现电能与机械动能的相互转换与存储。

飞轮储能的优点在于长寿命、易安装、易维护、大储能量、高储能密度和不受充电次数限制等。

同时,它也有很大的局限性,相比较而言,它能量密度较低,安全性较低,转子、轴承设计有待完善等。

综合其优缺点,飞轮储能可广泛适用于不间断电源、应急电源、免蓄电池磁悬浮飞轮储能UPS、电动汽车电池、电网调峰和频率控制等领域。

目前,飞轮储能的小型样机已经有投入使用的具体案例,如2022年4月11日,在青岛地铁3号线万年泉路站的2台1兆瓦飞轮储能装置已经成功投用。

不过在大型储能方面,受技术研究现状的制约,飞轮储能还需要进一步研发才能顺利商业化。

未来展望

未来,世界范围内储能市场巨大,单一储能技术注定无法全部占据。

根据各储能技术的成本、性能、适用条件等因素,不同储能技术将在储能细分领域有各自的发展。

钠离子电池布置灵活,可在工商业储能大有作为;液流电池可能在长时储能领域大放光彩;重力储能在偏远山区、岛屿将具备高性价比;压缩空气储能在废弃油田、矿场可大幅节省初始投入成本;飞轮储能有机会在电源储能领域分一杯羹。

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