鈉基電池

鈉基電池主要包括高溫鈉硫電池、Zebra?電池和室溫鈉離子電池。鈉硫電池是一種適用于大規(guī)模固定式儲(chǔ)能的技術(shù)。日本?NGK?公司是世界上最大的鈉硫電池生產(chǎn)企業(yè)。自?1983?年開(kāi)始，NGK?和東京電力公司合作開(kāi)發(fā)鈉基電池。1992?年實(shí)現(xiàn)第一個(gè)鈉硫電池示范儲(chǔ)能電站至今，已有?20?余年的應(yīng)用歷程，其中包括全球規(guī)模最大的?34 MW?風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能應(yīng)用示范，保證了風(fēng)力發(fā)電平穩(wěn)輸出。在我國(guó)，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所和上海電力公司合作于?2014?年實(shí)施了國(guó)內(nèi)首個(gè)?1．2 MWh?鈉硫儲(chǔ)能電站工程化應(yīng)用示范項(xiàng)目。Zebra?電池的主要研發(fā)企業(yè)為美國(guó)?GE?公司，2011?年斥資建造了年產(chǎn)能?1GWh?的?Zebra?電池制造工廠，所生產(chǎn)的?Durathon?電池自?2012?年開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用。高溫鈉基電池存在短路燃燒的風(fēng)險(xiǎn)，其運(yùn)行安全性仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

室溫鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池類似，但具有原材料來(lái)源豐富、成本低廉、無(wú)過(guò)放電、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，2010?年以來(lái)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)外有?10?余家企業(yè)（英國(guó)法拉第公司，美國(guó)?Natron Energy?公司，法國(guó)?TIAMAT?公司，日本岸田、豐田、松下、三菱等公司，以及我國(guó)中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源、遼寧星空等公司）正在進(jìn)行相關(guān)中試技術(shù)研發(fā)，并取得了重要進(jìn)展。其中，依托中國(guó)科學(xué)院物理研究所技術(shù)的中科海鈉公司已經(jīng)研制出?120 Wh／kg?的軟包裝鈉離子電池，循環(huán)?2?000?周后的容量保持率高達(dá)?80％。2019?年?3?月，中科海鈉與中國(guó)科學(xué)院物理研究所聯(lián)合推出?30 kW／100 kWh?鈉離子電池儲(chǔ)能電站，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的示范應(yīng)用。鈉離子電池技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功有望在一定程度上緩解由于鋰資源短缺引發(fā)的儲(chǔ)能電池發(fā)展受限問(wèn)題。

鉛炭電池

鉛炭電池（或先進(jìn)鉛酸電池）是傳統(tǒng)鉛酸電池的升級(jí)產(chǎn)品，通過(guò)在負(fù)極加入特種炭材料，彌補(bǔ)了鉛酸電池循環(huán)壽命短的缺陷，其循環(huán)壽命可達(dá)到鉛酸電池的?4?倍以上，是目前成本最低的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。并且，由于鉛炭電池適合在部分荷電工況下工作、安全性好，因而適合在各種規(guī)模的儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用。在國(guó)際上，美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)?Axion Power?公司、國(guó)際先進(jìn)鉛酸電池聯(lián)合會(huì)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織、澳大利亞?Ecoult?公司和日本古河電池公司等機(jī)構(gòu)均開(kāi)展了鉛炭電池的研發(fā)工作，并成功將該技術(shù)應(yīng)用在數(shù)?MW?的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，可滿足中小規(guī)模儲(chǔ)能和大規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)的需求。

中國(guó)在鉛炭電池研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與示范應(yīng)用方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。比較有代表性的是南都電源、雙登電源等鉛酸電池企業(yè)，它們通過(guò)與中國(guó)人民解放軍防化研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位合作，開(kāi)發(fā)出自己的鉛炭電池技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)成功實(shí)施了多個(gè)風(fēng)光儲(chǔ)應(yīng)用示范。例如，浙江鹿西島?6．8?MWh?并網(wǎng)新型能源微網(wǎng)項(xiàng)目，珠海萬(wàn)山海島?8．4?MWh?離網(wǎng)型新能源微網(wǎng)項(xiàng)目，無(wú)錫新加坡工業(yè)園?20?MW?智能配網(wǎng)儲(chǔ)能電站等。2018?年，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與中船重工風(fēng)帆股份有限公司合作，開(kāi)發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能、低成本儲(chǔ)能用鉛炭電池，開(kāi)展了光伏儲(chǔ)能應(yīng)用示范。

目前，盡管鉛炭電池的循環(huán)壽命比鉛酸電池有大幅提高，但是比起鋰離子電池來(lái)說(shuō)還有明顯不足。如何進(jìn)一步提高鉛炭電池壽命，以及如何進(jìn)一步降低鉛炭電池成本，成為其后續(xù)發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

液流電池

液流電池是一類較獨(dú)特的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，通過(guò)電解液內(nèi)離子的價(jià)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)和釋放。自?1974?年?Taller?提出液流儲(chǔ)能電池概念以來(lái)，中國(guó)、澳大利亞、日本、美國(guó)等國(guó)家相繼開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)，并研制出多種體系的液流電池。這些液流電池根據(jù)正負(fù)極活性物質(zhì)不同，可分為鐵鉻液流電池、多硫化鈉溴液流電池、全釩液流電池、鋅溴液流電池等體系。其中，全釩液流電池技術(shù)最為成熟，已經(jīng)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化階段。全釩液流電池使用水溶液作為電解質(zhì)且充放電過(guò)程為均相反應(yīng)，因此具有優(yōu)異的安全性和循環(huán)壽命（＞1?萬(wàn)次），在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域極具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

在國(guó)際上，日本住友電工的技術(shù)最具代表性，其?2016?年在日本北海道建成了?15 MW／60 MWh?的全釩液流電池儲(chǔ)能電站，主要在風(fēng)電并網(wǎng)中應(yīng)用。在中國(guó)，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的技術(shù)最具代表性，其在?2008?年將該技術(shù)轉(zhuǎn)入大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱“融科儲(chǔ)能”）進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣。融科儲(chǔ)能于?2012?年完成了當(dāng)時(shí)全球最大規(guī)模的?5 MW／10 MWh?商業(yè)化全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，已經(jīng)在遼寧法庫(kù)?50 MW?風(fēng)電場(chǎng)成功并網(wǎng)并安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行了近?7?年，該成果奠定了我國(guó)在液流儲(chǔ)能電池領(lǐng)域的世界領(lǐng)軍地位。2014?年，融科儲(chǔ)能開(kāi)發(fā)的全釩液流儲(chǔ)能電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成功進(jìn)軍歐美市場(chǎng)，開(kāi)始全球戰(zhàn)略布局。2016?年，國(guó)家能源局批復(fù)融科儲(chǔ)能建設(shè)規(guī)模為?200 MW／800 MWh?的全釩液流儲(chǔ)能電池調(diào)峰電站，用于商業(yè)化運(yùn)行示范。目前，全釩液流儲(chǔ)能電池依然存在能量密度較低、初次投資成本高的問(wèn)題，正在通過(guò)市場(chǎng)模式和技術(shù)創(chuàng)新予以完善。在未來(lái)，還需要開(kāi)發(fā)具有更低成本的長(zhǎng)壽命液流電池技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)的迭代發(fā)展。

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