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谈锂离子电池在电网储能中的重要作用
时间:2017-04-19     阅读次数:58

超大锂离子组在10年前还比较冷门。但是现在,锂离子电池的应用却不胜枚举。在轮船上以前并没有这样的电池组,但是现在我们却可以看到1~5MWh的电池组。无人水下航行器、矿用卡车和巴士使用的电池组至大达到了350kWh的,而真正的超大电池组是用在地面固定设备上的那些。锂离子电池在发展中国 家市场份额的扩大具有乘数效应。

电网功能

以相对较新的超大地面锂离子电池组(如用于电网调峰)市场为例,重量并不是优先考虑的因素,体积有一定关系,但是电池寿命、成本寿命比、性能以及可靠性是更重要的。

比如,东芝(Toshiba)在市场中投放的二氧化钛阳极电池就具有较好的循环寿命。其应用包括平衡电网供电以及在电网断电的情况下提供紧急供能。

英国将要测试它的第壹个用于调整电网频率的电池系统。英国能源公用事业公司国 家电网(National Grid)以及位于英国的可再生能源系统公司(Renewable Energy Systems,RES)于2016年6月宣布将合作开发这一系统。

这个20兆瓦的电池储存系统可以为1000辆纯电动车供电。此前RES公司曾在美国安装了6组类似的电池储存系统。

它将提供动态频率响应服务,无论高出或低于50Hz,1秒内的频率偏差都可以检测出来。这项工作是英国国 家电网未来计划在英国开展的200MW增强频率响应(Enhanced Frequency Response)服务计划的测试平台。

互相竞争的技术

在选择能量储存系统方面,RES是持技术不可知论的。但是该公司表示,其所有目前正在运行的74MW项目用的都是锂离子电池,因此目前这个合同使用锂离子电池的可能性非常高。

英国正在向混合发电转变,不断提高低价的可再生能源的比例,这项服务以及未来的增强频率响应服务计划都会在这种情况下为电网提供支持。

大型锂离子电池在电网应用方面的竞争来自于钒液流电池(vanadium flow batteries)。此外,印度中央电化学研究所(CECRI)将会在2019年公布一种溴化锌氧化还原液流电池(zinc bromide redox flow battery),用于可再生能源的电网级储存。

往小处讲,利用这种技术,可以用车站的信号架为过站的巴士进行快速充电,不管这种巴士的供电来自于带超级电容器保护的锂离子电池,或仅仅是能够快速频繁充电的超级容器。不管在哪种情况下,地面设备都倾向于使用穿插着超级电容器的锂离子电池。

锂离子电池的霸主地位尚未动摇

即使面临许多挑战,大型锂离子电池组与电网的融合,乃至其在微电网中的应用都是必不可少的的。

甚至有人考虑,要在电网的价格和可靠性比较成问题,并且因为污染、噪音和可靠性问题而不愿意使用柴油发电机组的城市中局部建立微电网。

柴油机发电组在全球有至少600GW的发电量,但是一些生态议程却呼吁将其全部淘汰。替代设备包括在建筑物、马路和停车场路面上安装的太阳能电池,并配以风力发电机,以及能够利用风能的自主风筝(autonomous kite)以及能够发电的拴住的四轴飞行器(quadcopter)。

以上发电技术都是间歇性的,它们都需要储能。虽然可以从多个来源采集能量,让间歇期各异的各个发电部分相互平衡、减少所需储存的能量,但是能量储存还是必须的,因为它们并不总是在需要用电的时候才发电。

电池可以长时间储存电力,超级电容器在这方面就不行了。对铅污染越来越低的忍耐度可以帮助锂离子电池扩张,淘汰越来越不受欢迎的铅酸蓄电池组。比如,印度正在寻找在铁路和其他地方替换铅酸蓄电池的方法。


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