储能“新星”——液硫电池液硫电池,作为长时储能领域的新星,正逐渐进入大众视野。在双碳目标的推动下,我国能源结构持续优化,光伏、风电等清洁能源占比快速提升,长时储能技术因此备受关注。液硫电池,凭借其特殊的构造与工作原理,被视为最适合长时储能的电池技术之一。
一、液硫电池的基本原理液硫电池实际上属于液流电池的一种。液流电池诞生于20世纪70年代的能源危机,原本用于长期太空飞行能源代替计划。液流电池的基本原理是:在电池内部,正负极的反应物被半透膜隔开。无论充电还是放电,所有的化学反应都在溶液中进行,反应结束后溶液可以通过泵从电池中抽走,同时新的待反应的溶液从储料罐中被注入电池内部。这种电池的能量转化不再依赖于固体电极,而是流动的液体,因此得名液流电池。
二、液硫电池的优势安全性高:液流电池的正极和负极以电解质溶液的形式储存于电池外部的储罐中,通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆的氧化还原反应,来实现电能和化学能间的相互转化。由于电解液里面是水,没有有机溶剂,所以不会起火爆炸。此外,液流电池不会有热量的堆积,热量可以很容易随着电解液从电池内部转移到外部去。循环寿命长:液流电池中的电极不参与反应,属于惰性电极,电极和双极板等材料稳固性好,不涉及更换问题。同时反应过程不涉及相变,所以循环寿命可达1.5万-2万次。灵活性好:液流电池的功率单元与能量单元相互独立,可以根据不同的应用场景来灵活设计系统功率与储能时长。当需要增大储电容量时,只需要增大电解液储罐容积,或提高电解液浓度即可;如果想增大功率,只需要增加电堆功率或是增加电堆数量即可。
三、液硫电池的应用发展随着新能源的快速发展,液硫电池的应用前景越来越广阔。一方面,新能源大型电站配储对储能设施的需求日益增加,液流电池的使用寿命与风电或光伏电站的设计寿命相契合,因此成为理想的储能选择。另一方面,电网侧的大型共享储能电站或调峰电站也需要长寿命、高残值、低维护成本的储能技术,液流电池正好满足这些要求。例如,百兆瓦级大连液流电池储能调峰电站是全球功率最大、容量最大的液流电池储能调峰电站,该电站的成功运行证明了液流电池在大规模储能领域的可行性。
四、液硫电池面临的挑战尽管液硫电池具有诸多优势,但其广泛应用仍面临一些挑战。初装成本高:液流电池初装的行业平均价在3元/Wh上下,相比锂电池储能成本约为1.8元/Wh,初装成本较高。离子交换隔膜依赖进口:液流电池常用的离子交换隔膜主要依赖进口,如美国杜邦树脂交换膜,零售单价高昂。虽然国内厂商已经研发出了更便宜的膜,但市场渗透率低,国产替代进口还有一段距离。工作温度限制:不同种类的液流电池工作温度有所不同,但普遍存在一定的限制。例如,全钒液流电池工作温度被限制在5-40℃,这限制了其在极端环境下的应用。
五、结论液硫电池作为长时储能领域的新星,具有安全性高、循环寿命长、灵活性好等优势,在新能源大型电站配储和电网侧储能领域具有广阔的应用前景。然而,其初装成本高、离子交换隔膜依赖进口以及工作温度限制等问题仍需解决。随着技术的不断进步和成本的逐渐降低,液硫电池有望在未来储能市场中占据重要地位。
国内锂电池十大厂商排名:宁德时代CATL成立于2011年,总部位于福建宁德。专注于电池技术,为全球绿色能源应用提供能源存储解决方案。研发生产电动汽车及储能系统的锂电池、电动汽车电池模组、电动汽车电池系统、动力总成、大型电网储能系统、智能电网储能系统、分布式家庭储能系统以及电池管理系统(BMS)。拥有完整的研发、制造能力,以及全产业链核心技术。比亚迪创立于1995年,横跨IT、汽车和新能源三大产业。全球较大的充电电池生产商,镍镉电池/手机锂电池畅销。主要产品为磷酸铁锂动力电池。在新能源领域推出了太阳能电站、储能电站、电动车、LED和电动叉车等新能源产品。国轩成立于2005年,专业从事新型锂离子电池及其材料的研发、生产和经营。主要产品为磷酸铁锂材料、电芯、动力电池组、BMS系统及储能型锂电池组。有效产能1.5Gwh,主要为方形和圆柱形动力锂电池电芯。力神电池创立于1997年,致力于为客户提供整体电源解决方案。专注于新能源汽车、储能和特种设备配套市场主力供应商。产品包括圆(柱)型、方型、动力和聚合物锂电池以及光伏系统、超级电容器等六大系列近千个型号。中航锂电中国航空工业集团公司旗下,成飞集成控股的高科技新能源企业。主要产品为锂离子动力电池,单体容量覆盖了10Ah到500Ah。主要应用领域包括电动车辆、电力储能、军事应用、轨道交通、矿用装备等。德赛电池深圳证券交易所主板上市公司,主要围绕锂电池产业链进行业务布局。已经成为全球中小型移动电源领域的知名厂商,与全球主要电芯厂开展合作。沃特玛电池成立于2002年,是国内最早成功研发磷酸铁锂新能源汽车动力电池的企业之一。产品包括汽车启动电源、储能系统解决方案等。威能锂电池成立于2006年8月,专业从事军用低温磷酸铁锂电池的研发、生产、销售。具备武器装备科研生产许可证、武器装备质量体系认证等国家级军品资质。钜大锂电成立于2002年,总部位于广东省东莞市。为全球用户在移动电源、储能电源、动力电源和备用电源的个性化需求提供特种锂电系统定制化方案和产品。海芝通锂电自2006年以来在深圳建立了生产基地,并拥有独立的研发中心。产品从成品电池组装扩展到电芯的生产,形成了3600万只锂离子电池的生产能力。产品广泛应用于通讯产品、无线产品、数码产品等多个领域。专注于便携式户外储能电源和光伏家庭储能系统的研发、设计及生产。以下是部分厂商的图片展示:这些厂商在国内锂电池行业中具有较高的知名度和市场份额,各自拥有独特的技术优势和市场定位。
储能电池的分类及特性、参数详解
一、电池的分类及特性现阶段应用比较广泛的储能电池主要包括铅蓄电池和锂电池。铅酸(碳)电池应用场景:铅酸电池可用于电力系统备用电源、太阳能风能发电储能系统、军事和航海设备备用电源等。特性:铅炭电池是一种电容型铅酸电池,通过在铅酸电池的负极中加入活性碳,能够显著提高铅酸电池的寿命。然而,铅酸电池存在能力密度较低、续航时间短、循环寿命低等劣势,导致其在能源领域储能应用及电动汽车领域中占比逐渐降低。图片展示:锂电池应用场景:锂电池由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池,具有能量高、使用寿命长、重量轻等多种优点,广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统。特性:锂电池的性能差异不仅取决于电芯材料,电芯工艺类型也会体现出明显不同。例如,电芯工艺类型包括卷绕式、叠片式等,这些工艺会影响电池的内部结构和性能。图片展示:
二、电池主要性能参数Ah(安时数)定义:反映电池容量大小,如48V100Ah表示电池的容量为4.8度电。解读:标称电压和标称安时数,是电池最基本也是最核心的概念。电量Wh=功率W小时h=电压V安时数Ah。C(电池放电C倍率)定义:反映电池充放电能力倍率。充放电倍率=充放电电流/额定容量。解读:表示放电快慢的一种量度。例如,电池容量为100A·h的电池,用15A放电时,其放电倍率即为0.15C。DOD(Depth of Discharge,放电深度)定义:指在电池使用过程中,电池放出的容量与电池额定容量的百分比。解读:同一电池,设置的DOD深度和电池循环寿命成反比。例如,在DOD 80%的情况下,锂电池循环寿命可达6,000 ~ 12,000次。图片展示:SOC(State of charge,荷电状态)定义:表示电池剩余电量占电池额定容量的百分比。解读:SOC是评估电池剩余电量的重要指标,有助于用户合理安排电池的使用和充电计划。图片展示:SOH(State of Health,电池健康状态)定义:电池健康状态(包括容量、功率、内阻等),是电池从满充状态下以一定的倍率放电到截止电压所放出的容量与其所对应的标称容量的比值。解读:SOH反映了电池使用一段时间后的性能参数与标称参数的比值。新出厂电池SOH为100%,完全报废为0%。根据IEEE标准,电池使用一段时间后,若充满电时的容量低于额定容量的80%,则