鋰離子和液流電池有望成為未來(lái)儲(chǔ)能電池的主流技術(shù)

鋰離子電池是當(dāng)前最受關(guān)注的儲(chǔ)能技術(shù)，據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)，至2016年年底，美國(guó)、日本、歐盟和中國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)占全球總裝機(jī)的94%，其中電化儲(chǔ)能示范數(shù)量近百項(xiàng)，項(xiàng)目數(shù)占比為53%。

在電化學(xué)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目數(shù)中，鋰離子電池所占比重最高，達(dá)到48%，在電池儲(chǔ)能中位列最高。未來(lái)，新一代鋰離子電池技術(shù)將對(duì)電池的安全性、能量密度、充電時(shí)間等指標(biāo)帶來(lái)根本性的改變，在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、電動(dòng)汽車、商用/家用儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

液流電池具有容量大、成本低的優(yōu)勢(shì)，能夠建成10萬(wàn)千瓦級(jí)以上、經(jīng)濟(jì)可靠的儲(chǔ)能電站，為提高電網(wǎng)調(diào)度控制靈活性、大規(guī)模發(fā)展新能源提供重要支撐。在大型能源基地、中樞變電站、負(fù)荷中心、電網(wǎng)末端等地區(qū)建設(shè)投運(yùn)儲(chǔ)能電站，能夠提供調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等多種輔助服務(wù)，在保持發(fā)用電平衡、緩解電網(wǎng)局部阻塞、應(yīng)對(duì)電網(wǎng)緊急事故等方面發(fā)揮重要作用。

在新能源發(fā)電基地配置大容量液流儲(chǔ)能系統(tǒng)，能夠有效平抑新能源發(fā)電出力波動(dòng)，靈活跟蹤發(fā)電計(jì)劃曲線，促進(jìn)新能源發(fā)電成為主力電源。

綜合國(guó)際可再生能源署、國(guó)際能源署等機(jī)構(gòu)的判斷，2030年左右鋰離子和液流電池將突破技術(shù)瓶頸，電池整體性能得到全面提升，成為最具大規(guī)模商用前景的主流電池技術(shù)，占全球儲(chǔ)能電池容量的比例將超過(guò)50%，極大推動(dòng)儲(chǔ)能電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

多種儲(chǔ)能電池技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展將在新一代電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用

隨著未來(lái)多種電池儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用，儲(chǔ)能電池將應(yīng)用到電力系統(tǒng)“發(fā)、輸、配、用、調(diào)”的各個(gè)環(huán)節(jié)，有可能改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用方式，助力傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向“廣泛互聯(lián)、智能互動(dòng)、靈活柔性、安全可控”的新一代電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。

在發(fā)電側(cè)，鋰離子電池、液流電池將成為支撐新能源大規(guī)模發(fā)展重要的儲(chǔ)能技術(shù)，推動(dòng)新能源成為新一代電力系統(tǒng)的主力電源。截至2017年年底，我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)容量合計(jì)達(dá)到2.93億千瓦，占全部電源裝機(jī)的比重達(dá)到17%。未來(lái)我國(guó)新能源還將加快大規(guī)模發(fā)展。

根據(jù)國(guó)家非化石能源發(fā)展目標(biāo)、碳減排目標(biāo)，考慮在水電和核電裝機(jī)放緩情景下，2030年年底全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電總裝機(jī)容量至少要達(dá)到8.8億千瓦，是2016年年底新能源發(fā)電裝機(jī)容量的3.5倍左右，占全部電源裝機(jī)容量的比重達(dá)到30%左右。未來(lái)，高比例新能源接入將成為我國(guó)新一代電力系統(tǒng)的主要特征，如何駕馭大規(guī)模新能源并網(wǎng)運(yùn)行需要大幅提升電力系統(tǒng)靈活性。鋰離子電池、液流電池將在短時(shí)大功率輸出、響應(yīng)速度快等性能方面實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步突破，有效平抑大規(guī)模新能源發(fā)電出力波動(dòng)，靈活跟蹤發(fā)電計(jì)劃出力曲線，實(shí)現(xiàn)新能源電廠可觀、可測(cè)、可控。

在電網(wǎng)側(cè)，液流電池作為大容量電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能電站備受青睞，可為電網(wǎng)提供多種輔助服務(wù)，增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度控制的靈活性和安全性。液流電池具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、容量大、響應(yīng)速度快、安全性高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有望代替目前已投運(yùn)的鋰離子儲(chǔ)能電站，發(fā)展成為10萬(wàn)千瓦及以上的電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能電站，提供調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等多種輔助服務(wù)，在發(fā)用電不平衡調(diào)劑、應(yīng)對(duì)電網(wǎng)緊急事故中發(fā)揮作用。

同時(shí)，在大型能源基地周邊、中樞變電站、負(fù)荷中心、電網(wǎng)末端等地區(qū)建設(shè)大容量液流儲(chǔ)能電站，能夠充分發(fā)揮不同地域儲(chǔ)能電站在緩解局部電網(wǎng)阻塞、促進(jìn)電力平衡中的重要作用。

在用戶側(cè)，鋰離子電池將成為推動(dòng)分布式小型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展的主流技術(shù)，新型電池可作為鋰離子電池的補(bǔ)充配合應(yīng)用。未來(lái)鋰離子電池技術(shù)進(jìn)一步突破，能量密度將接近600瓦時(shí)/千克，續(xù)航能力超過(guò)500公里，比目前提高一倍左右;充電時(shí)間將縮短至30分鐘以內(nèi)，使用壽命達(dá)到15年，滿足小型分布式儲(chǔ)能、移動(dòng)式電源的性能要求。

新型電池可配合鋰離子電池共同在電動(dòng)汽車、家用分布式儲(chǔ)能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)融合應(yīng)用。未來(lái)，分布式光儲(chǔ)應(yīng)用潛力較大，部分用電需求小、對(duì)電網(wǎng)依賴性不強(qiáng)的用戶，出于經(jīng)濟(jì)利益考慮，可能選擇分布式光儲(chǔ)系統(tǒng)獨(dú)立供電，美國(guó)夏威夷已經(jīng)出現(xiàn)了用戶選擇“分布式光儲(chǔ)+電網(wǎng)”供電模式。