【科技日报】只要保持通风,就不会发生燃烧爆炸 铅炭电池:储能新秀主打“安全牌”

  来源:《科技日报》

  发布时间:2021-08-10

  近日,位于澳大利亚维多利亚州的特斯拉Megapack储能电站发生爆燃,引起火灾。据了解,该储能项目是全球最大的电池储能项目之一,发生事故的设施为重达13吨的锂电池。而今年4月,北京南四环的一处锂电池储能电站也发生了爆炸事故。

  过去几年,在各路资本的加持下,储能市场逐渐升温,但与之相关的安全性问题也逐步暴露。据不完全统计,过去3年间,全球范围内的储能项目发生爆炸和火灾事故共计20余起。

  面对这种情况,人们不禁要问,有没有既可以保证能量存储,又可以确保安全的储能之道呢?

  电化学储能或将成主流新型储能技术

  中关村储能产业技术联盟发布的《储能产业研究白皮书2021》显示,截至2020年底,我国已投运储能项目累计装机规模35.6GW,占全球市场总规模的18.6%,同比增长9.8%。其中,抽水蓄能的累计装机规模最大,为31.79GW,同比增长4.9%;电化学储能累计装机规模位列第二,为3269.2MW,同比增长91.2%;在各类电化学储能技术中,锂离子电池的累计装机规模最大,为2902.4MW。

  目前,储能行业仍处于多种储能技术路线并存阶段,铅酸电池和锂电池都属于电化学储能,抽水蓄能依然是当前装机最多的主流储能技术。“从储能技术发展和商业化应用看,抽水蓄能会受水资源分布的限制,而电化学储能所受约束条件少、建设周期短、应用场景广泛,‘十四五’期间,主流新型储能技术是电化学储能。”天能集团智慧能源研究院院长郝三存说。

  铅炭电池是储能电池的又一发展方向

  对于全球屡次发生的锂电池储能电站安全事件,全国人大代表、天能集团董事长张天任认为,主要原因在于锂电池的热失控。而锂电池热失控则可能是由于电池电芯本身缺陷或电池管理系统等设备的安全、质量、设置问题导致的。

  “铅酸电池是非常成熟的电池技术,在可靠性和稳定性方面,是其他电池技术不能比拟的。电池的电解液是水基体系,热失控和燃烧爆炸的概率很小。”郝三存说,以现有的全自动回收产线为例,铅酸电池回收利用率可达99%以上。除铅以外,电池的塑料部分可做成再生塑料颗粒,硫酸也可循环再利用。

  现在铅酸电池还有了“升级版”。

  2020年,天能集团完成了国家电网雉城(金陵变)12MW/24MWh铅炭储能项目,这是浙江省乃至全国首座超大型铅炭储能电站项目。在这之前,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)李先锋、张华民研究员带领团队研制的百千瓦时级(100kWh)铅炭电池储能系统,已经在大连化物所星海二站园区成功并网运行。

  铅炭电池技术是一种新型电化学储能技术,从本质上来说,是对铅酸电池配方的优化。“铅炭电池是在铅酸电池的负极中加入碳材料制成的电池。”张华民介绍,碳是非常神奇的元素,拥有的化合物种类最丰富,它的加入,使铅炭电池在保留铅酸电池原有功率密度的基础上,充放电性能得到大幅改善。而且铅炭电池和铅酸电池一样,基本可实现100%回收,是目前相对经济可行的电力储能技术路线之一。由于铅炭电池的电解液是硫酸水溶液,只要保持通风,就不会发生燃烧爆炸,安全性好。“今后随着技术的不断成熟,铅炭电池在储能领域将占据越来越大的市场份额。”张华民说。

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  铅炭电池已被用于多个国内储能示范项目

  电池技术是制约储能产业发展的关键。张华民认为,凭借充电接受能力强、安全可靠、制造成本低等优势,在可再生能源广泛利用和储能市场规模不断扩大的背景下,铅炭电池将成为继锂离子电池、液流电池之后,储能电池的又一发展方向。

  张华民介绍,我国从事铅炭电池研究开发与生产的企业主要有南都电源、圣阳电源、天能电池、超威集团、双登集团等。

  南都电源研发的铅炭电池产品目前已被应用在多个国内储能示范项目中,如浙江舟山东福山岛风光柴储能电站、新疆吐鲁番新能源城市微电网示范工程、南方电网光储一体化柴储能电站、无锡新加坡工业园智能配网储能电站、浙江鹿西岛4MWh储能项目等,运行状况平稳。

  除了储能,铅炭电池也应用在了新能源汽车上。由于可以在车辆加速和制动期间快速输出、输入电荷,铅炭电池特别适合于汽车启停系统。

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