锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

随着全球电力系统脱碳进程加快，风电、光伏等新能源装机容量和用电比例不断提高，电力系统对可靠电力支持的需求不断增加。近年来，长期储能开始进入公众视线，并迅速引发了技术研究和资本投资的热潮。

 

什么是长期储能？

到目前为止，长期储能仍然是一个新事物，全球范围内对长期储能还没有统一的定义。近年来，长期储能开始进入公众视线，并迅速引发了技术研究和资本投资的热潮。，美国桑迪亚国家实验室发布的《问题简报——长期储能》认为，长期储能是一种连续放电时间不少于4小时的储能技术。

最近两年，美国能源部将发布一份关于支持长期储能的报告，该报告将长期储能定义为连续放电时间不少于10小时、使用寿命为15-20年的储能技术。越来越多的学者在期刊上发表文章，将长期储能定义为从一天到一季的储能技术。为了区别于目前国内正在大规模建设的2小时储能系统，一些从业者还将4小时及以上的储能技术归类为长期储能。

 

为什么要开发长期储能？

对于这个问题，我们必须首先从为什么要发展储能说起。没有储能的电力系统是相对不稳定的。但目前，以火电为主的电力系统仍有可靠的电力支持，因为按需发电的火电保证了电力系统的运行。然而，随着未来二氧化碳减排政策的深入实施，高挥发性可再生能源（主要是太阳能和风能）的比例将在一定程度上增加，在没有风和光的夜晚电力将短缺。

为了提高电力系统的可靠性，开发配套储能势在必行。那么，为什么要发展长期储能呢？例如，如果水电站只调节水库的蓄水量两个小时，那么后半夜仍将在黑暗中度过；即使水库的蓄水量足够十个小时，我们也要祈祷第二天会是晴天。或者刮风，如果无风的阴天持续两三天，我们就得准备一个更大的水库，也就是长期储能。当然，未来的电力系统也将拥有除风能以外的其他电源。考虑到发电的互补性，再加上适当持续时间的长期储能，电力系统将成为一个全调节的水电站，全年无忧。

 

 

中国使用哪些长期储能技术？

根据技术类型，长期储能可分为机械储能、电化学储能、热储能和化学储能。接下来，我们将介绍几种中国常用的长期储能技术，即抽水蓄能、液流电池、熔盐储能和压缩空气储能。

 

抽水蓄能

抽水蓄能有两个水库，上水库和下水库。为了储能，水通过电能被泵送到上层水库，电能被转化为重力势能；为了发电，水被释放到下水库以驱动涡轮机，重力势能被转换为电能。抽水蓄能电站建设规模大、建设周期长，但能够为电力系统提供更多的能源。目前，抽水蓄能电站单机容量在30万至40万千瓦之间，总装机容量为30万至36万千瓦，蓄水时间一般为4-10小时。

 

 

液流电池

液流电池是指将电解质和电堆分开放置，正负电解质流经电堆时发生可逆化学反应，实现电能和化学能的相互转换。液流电池的构建周期短，通过调整电池组或电解质的容量，可以放大发电和储能能力。液流电池目前装机容量为10-100MW，储能时间一般为2-6小时。

 

熔盐储热

熔盐储热通过加热熔盐来实现储能。在能量释放过程中，高温熔盐热交换产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电。熔盐储能规模大、使用寿命长，现阶段主要用于CSP发电厂。目前熔盐库装机容量为10-100MW，储存时间一般为5-15小时。

 

 

压缩空气长期储能

压缩空气的长期储能通常使用盐穴或容器来储存高压空气。在储能过程中，压缩机压缩并储存空气，将电能转换为内部空气能；在释放能量时，高压空气驱动涡轮机发电，将内部空气能量转化为电能。压缩空气长期储能电站建设周期长、安全性高，属于机械长期储能技术。目前，压缩空气储能电站装机容量为10-300兆瓦，储能时间一般为4-10小时。此外，盐穴或容器可用于储存氢气，以实现数周甚至数季的化学储能。

 

还有哪些奇怪的长期储能技术？

许多长期储能的前沿技术仍处于研发和示范的早期阶段，如铁-空气电池储能、热岩储能、二氧化碳电池储能和熔融铝储能等。

 

铁-空气电池的长期储能

铁-空气电池是一种金属-空气电池，其基本原理是基于铁的可逆氧化（生锈）。当铁-空气电池放电时，空气中的氧气会导致铁生锈；当它充电时，在电流的作用下，铁锈会变成铁。这个过程唯一释放的物质是氧气。发明这项技术的Form Energy公司声称，使用电池的储能系统可以持续100小时的放电，其成本与现有的化石燃料发电厂相当。

 

热岩长期储能

这家存储技术公司正在研究一种将电能以热量的形式存储在石头中的技术，称为GridScale。GridScale储能器由一组或多组装满碎石的钢罐组成。碎石是被压碎到豌豆大小的玄武岩，可以承受反复加热。充放电是通过压缩机和涡轮机系统完成的，该系统将热能从装满冷石头的水箱泵入装满热石头的水箱。冷罐子里的石头会变冷，而热罐子会变热，温度高达600摄氏度。

能量可以在石头中储存很多天，当电网需要电力时，热能通过涡轮机从热罐返回到冷罐，产生电力。由于能量损失低，这是一种高效的长期储能解决方案，并且可以根据所需的储存时间和容量选择储罐的数量。

 

 

二氧化碳电池的长期储能

意大利能源巨蛋公司声称，其二氧化碳电池可以提供快速响应、廉价的电网级储能。其原理类似于压缩空气长期储能系统。发生器将二氧化碳压缩成液体并储存，并储存压缩气体产生的废热；当它需要支撑电网时，液态二氧化碳与之前储存的废热一起蒸发，以驱动第二组涡轮机。发电后，二氧化碳气体返回安全气囊。

据Energy Dome介绍，全尺寸二氧化碳电池的容量高达25兆瓦，可储存100至200兆瓦时的能量，最佳充电/放电周期为4至24小时，是日常和日间循环的理想选择；其转换效率达到75%，电池寿命预计在25年左右，几年内平准化成本（LCOS）可低至50-60美元/MWh。Energy Dome将其技术与压缩空气储能（CAES）和液体空气储能器（LAES）进行了比较，得出结论认为二氧化碳电池的储能密度是CAES的10到30倍，尽管只有LAES的三分之二，但它不需要低温，可以在环境温度下储存。

 

熔融铝的长期储能

瑞典公司Azelio的实验技术，即熔融铝的长期储能，已安装在摩洛哥一个580兆瓦的太阳能发电厂（510兆瓦CSP和70兆瓦PV）。该技术使用由回收铝合金制成的相变材料作为储热介质，一种方法是通过电阻加热器将回收铝加热到600°C，另一种方法使用集中太阳能热系统，利用系统产生的热量熔化铝合金，从而将能量储存为热量。当能量需要释放时，合金冷却并重新凝固，释放的热量被输送到发动机，利用导热油发电。温度为65°C的废热也可以出售给工业用户或当地的区域供暖系统。

 

 

熔融铝长期储能系统根据Azelio的说法，当同时使用电力和废热时，该过程的往返效率为90%；该技术可实现长达13小时的电力存储，可模块化安装，可在炎热或寒冷的天气中按需提供热量。它可在所有气候条件下使用，系统寿命预计可达30年。

同时，该方案的规模可以从100千瓦扩大到100兆瓦；并且回收的铝存储介质可以一次又一次地重复使用，而不会随着时间的推移而降低容量。总之，越来越多的公司正在加入长期储能技术研发和竞争的道路。然而，长期储能的未来仍需要不断的探索和研究。