解锁储能产业新科技：铅炭电池储能系统
发布日期：2023/5/11
铅炭电池储能系统：储能产业新科技
目前，我国的风能、太阳能等可再生能源的发电供能利用已经取得了一系列的技术创新和重大突破，但是其大范围应用仍会受到可再生能源本身波动性和不连续性等问题的影响，因此如何开发与之相匹配的储能系统是我国能源领域研发的重点。
近年来，我国持续强化基础研究顶层设计和系统布局，科技体系化建设加快推进，重大创新成果竞相涌现、重大科技基础设施相继落地，基础研究正在为技术创新提供更多的源头支撑。能源领域从业者以此为研究的出发点和落脚点，积极研发各类储能系统。
储能系统，是电力生产过程中一个非常重要的组成部分，也是电力运输和使用的重要枢纽。日前，由中科院大连化物所储能技术研究部李先锋研究员、张华民研究员带领的科研团队与企业共同研发的铅炭电池储能系统在中科院大连化学物理研究所正式投入示范运行。
铅炭电池技术是基于超级电容器与铅酸蓄电池技术发展起来的一种新型电化学储能技术，具有安全性高、成本低廉、放电功率大等优点，而且可以实现100%电池回收，其全生命周期环境负荷很低，发展潜力巨大。而长寿命铅炭储能应用电池与太阳能发电系统联用，可有效地解决太阳能发电的储存难题。据了解，此次应用的铅炭电池储能应用示范系统主要为中科院大连化物所能源1号楼和能源2号楼的周围路灯及景观灯提供优质稳定的照明用电，而其成功运行将为该系统工程化和产业化奠定基础。
随着可再生能源的增加，能源电池产业也获得了重要的发展契机。高功率蓄电池行业需求量持续增长，行业规模不断扩大，行业发展质量也得以不断提升。相信不久的将来，高功率铅酸蓄电池将真正投入到我们生活使用当中，为我们的能源转型做出贡献。
具有成本和安全优势
何为铅炭电池？铅炭电池可理解为铅酸电池的升级版。作为新型超级电池，铅炭电池将铅蓄电池和超级电容器两者的技术相融合，是一种既有电容特性又有电池特性的双功能储能电池。具有超级电容瞬间大容量充电的优点，还兼备能量优势，可快速充放电。
近两年，受新冠肺炎疫情等因素影响，锂电池原材料价格大幅上涨。在储能产业快速发展的当下，供应链风险问题突出，相关企业在积极寻找备选方案。
事实上，铅炭电池并非新事物，与锂离子电池和液流电池同为新能源储能电池的三大发展方向。“兆瓦级锂离子电池储能系统价格约1.7元/瓦时，铅炭电池储能系统价格约为1.2元/瓦时，考虑到残值，有10%的锂离子电池储能系统可实现回收，铅炭储能有30%左右。”天能控股集团董事长张天任指出，预计未来几年，锂离子电池价格还将维持高位，而铅炭电池材料价格较为稳定，具备有一定经济优势。
安全性也是铅炭电池的一大卖点。近年来，锂离子电池储能电站燃烧爆炸的事故时有发生，核定原因多为电池“热失控”。“这是由电池特性所决定。铅炭电池无易燃物，能量密度相对较低，温升过程时间较长，易被BMS（电池管理系统）监控管理，加上无机电解液、阻燃ABS（热塑性工程塑料）电池壳，不会出现燃烧问题。”张天任称。
已有多个项目实践
2020年5月，天能集团完成了国家电网雉城12兆瓦/24兆瓦时铅炭储能项目，这是我国首座铅碳电池电网侧储能电站。项目配有20160个铅炭蓄电池，总容量相当于40多万个10000毫安时的普通家用充电宝的电量。
前些年，铅炭电池在储能领域已有多个项目案例，比如，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等。中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教指出，作为铅蓄电池升级而来的电容型电池技术，铅炭电池应用领域与铅酸电池高度重合，可作为动力电池、启停电池、储能电池、备用电池和特种动力电池广泛使用。国内外铅酸电池头部企业均进行了相关产品的研发布局。经过多年探索，我国铅炭电池技术已取得长足进步。
业内人士介绍，我国铅资源储量丰富，位居世界第二，不存在资源“卡脖子”问题。铅炭电池性能远优于传统的铅酸蓄电池，同时又具有与其相近的低廉价格以及成熟的工业制造基础，适用于大规模储能领域。但铅炭电池负极活性碳材料研发类型众多，如何进一步提升性能与做好成本控制上还需进一步平衡。
《2022储能产业应用研究报告》统计数据显示，2021年，我国锂离子电池储能装机规模4658.9兆瓦/8254.2兆瓦时，功率规模占比91.0%；铅蓄电池（包含铅炭电池）储能装机规模279.5兆瓦/1632.2兆瓦时，功率规模占比5.5%。2021年，我国新增电化学储能项目131个，其中120个项目为锂离子电池储能电站。铅炭电池市场规模还相对较小。
来源：泽润基金
