​中科院陈永翀:专门的储能电池会成为未来的趋势

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十年前,中国的电力行业和电池行业还没使用“储能”一些 词汇。今天,储能,尤其是电化学储能,肯能成为这另一一个多领域大大小小论坛上的常见议题。在电力领域,抽水蓄能作为最成熟是什么是什么期期 是什么 的物理储能技术肯能应用上百年。相对而言,电化学储能仍是新事物,电化学储能的定位、产品需求、发展条件是哪有几个?这是电力行业面临的新课题。本刊记者专访中国科学院陈永翀研究员,探讨储能行业的发展方向。

陈永翀,中国科学院电工研究所储能技术研究组组长,他所带领的团队目前致力于新一代储能电池技术的开发。陈永翀也是中国化学与物理电源行业研究会储能应用分会副秘书长,2017年至今,他参与过储能应用分会组织的近百家企业调研。

对于储能电池的研发,陈永翀认为,专门的储能电池会成为未来的趋势。除了电池本体技术外,行业应更加重视电池的运维和回收等多方面。2018年以来,储能行业出现好多好多 积极的变化。他认为,储能的春天肯能到来,但肯能不到有效出理 安全性问题和实际的使用寿命问题,电化学储能也肯能遭遇“倒春寒”。

锂电储能安全性在及格线上下

eo:2018年以来,储能行业有哪有几个新变化?

陈永翀:2018年,整个电网侧有较大进展,电网公司作为主导推动了多个项目。另外,好多好多 电池公司,面临动力电池产能过剩的局面,也想给电池找另一一个多新的应用领域。当然,政策层面就有积极信号。2017年国家发改委等五部委发布《关于能够储能技术与产业发展的指导意见》,2018年一些地方政府也出台了支持储能发展的政策。主好多好多 这另一一个多方面。

eo:电网储能正在成为电力系统的“刚需”吗?

陈永翀:我认为能不到没办法 理解。根本由于在于我国新能源电力的快速发展,根据国家统计局数据,2017年风电和光伏发电量合计占全国发电总量的6%,风电成为仅次于火电、水电的第三大类型电源。另外,随着电化学储能成本的快速下降,储能在后来不足英文竞争力的领域也逐渐拥有竞争力。储能的多重价值在早期的一些示范项目上边逐渐被挖出来,随着示范和商业项目的增多,电网系统也会形成使用习惯,储能将成为刚需。

这里让我 强调一下,未来两三年也肯能会遇到“倒春寒”,由于在于,电化学储能的安全性和使用寿命还有待实际运行项目的验证。万一安全问题没出理 好,肯能产品质量频繁出现问题,会对储能在电网中的应用产生很大的负面影响。好多好多 一些人说储能的春天肯能到来,但天气乍暖还寒。

eo:怎样才能看待抽水蓄能与电化学储能在电力系统中的关系?

陈永翀:抽水蓄都都还都可以 一次性高额投资,民营企业基本上没办法 土法律辦法 去介入,但抽水蓄能寿命长,安全性高,对环境友好。电化学储能的电池回收问题还没办法 很好的出理 土法律辦法 ,这会是未来规模发展的重要制约因素。与此同時 ,电化学储能的寿命和安全性还有待实践验证,但电化学储能的突出优点是一次投资额小,建设周期短,另一一个多月就能建好,抽水蓄能电站从规划到建设投运前后差不多不能 十年的时间。

总体来看两者位于互补关系。抽水蓄能肯能是机械式的,好多好多 调峰调频的反应数率要慢一些。电化学储能体量小,反应数率快,尤其在毫秒到分钟级别的时间段能不到发挥灵活反应的优势。另外,电化学储能更多承担分布式储能的角色,在微网和分布式电网中能不到发挥重要作用;而抽水蓄能电站是集中式储能,主要在跨区域大电网中发挥削峰填谷的作用。

在未来,随着电化学储能的规模发展和规模互联调度,两者在小时级别的储能位于竞争关系,一些人要承认一些 小时级别的竞争关系;但在更长时间级别,比如调节十小时以上,除非未来有新型大容量低成本的储能电池开发出来,才有肯能与抽水蓄能竞争。

eo:怎样才能评价锂电池储能的安全性?

陈永翀:肯能打分语录,目前储能用锂电池的安全性能在及格线50分上下的水平。合格的磷酸铁锂电池高于50分,一些做得不好的磷酸铁锂电池和三元电池肯能达不到50分。

现在业内对安全的重视程度还不足英文,一些人也担心一旦出现规模性的事故爆发,行业的发展肯能遇到重大挫折甚至倒退。行业肯能结束了了了了改进产品,重视消防设计,增加安全消防土法律辦法 ,但目前在这方面还没办法 很好的土法律辦法 ,外在的消防土法律辦法 没办法 有实质性的帮助。

大型储能电池的安全性能要想有实质性的进步,不能 实现电池内部可控,这也是一些人研发新型储能电池有点要的另一一个多研究方向。不到等到电池冒烟起火再出理 储能系统的安全问题,未来一定要从内部控制电池变化,彻底出理 电池短路造成的热失控问题,这方面不能 电池技术的颠覆性创新与突破。

专门的储能电芯会成为趋势

eo:储能对于电池有哪有几个不同于动力电池的需求?

陈永翀:第一,储能电池的发展目标是“低成本,长寿命,高安全,易回收”,对于能量密度没办法 直接的要求,而动力电池在满足安全性的前提下对能量密度有比较直接的要求。第二,无论是循环次数还是实际的使用年限,储能电池的寿命要求就有比动力电池长。比如家用的电动汽车,肯能两到5天 充一次电,使用六到八年,只不能 循环一千次左右,但储能的循环次数寿命要求远不止于此,一般要求具有十年以上的日历使用寿命。

第三,成本要求好多好多 一样,储都都还都可以 更便宜的电池。储能电池的成本包括一次采购成本,二次运维成本和三次回收成本。目前运营商普遍不考虑运维成本和回收成本,但后来不会考虑。现在一些人讨论成本只谈一次采购成本,也好多好多 每瓦时有几个钱,一些 是不对的。

第四是安全性。动力电池和储能电池对于安全性就有很高要求,但具体到安全性的设计上会有很不一样的地方。

动力电池应用在车上,用于载客,涉及到人身安全,或者要求当安全事故位于能不到够给予乘客充分的逃离时间。储能电站主要涉及到电力系统的安全性,在系统安全性设计方面还有待技术突破,不能 从大型储能电池内部对电池和系统的安全性进行有效控制。

另外另一一个多重要的区别在于:动力电池应用场景相对单一,而储能电池的应用场景更为充沛和僵化 。储能应用场景的僵化 性决定了储能电池技术的多元化发展方向。类事,电力调峰、离网型光伏储能或用户侧的峰谷价差储能,一般不能 储能电池连续充电或连续放电另一一个多小时以上,或者适合容量型电池的应用;对于电力调频或平滑可再生能源波动的储能场景,则不能 储能电池在秒级至分钟级的时间段快速充放电,好多好多 比较适合功率型电池的应用;而在一些同時 不能 承担调频和调峰的应用场景,能量型电池会更适合些,当然,一些 场景下不能不到将功率型与容量型电池配合同時 使用。

好多好多 ,理论上说应用场景不同,就不能 不同的储能产品。针对特定场景选取最少的储能电池技术进行应用将是未来很长时间内储能市场的主旋律,未来新型储能电池技术的研发方向也应遵循一些 规律,针对特定场景放大其优点以获得未来商业化应用的肯能。专门的储能电池肯定会成为趋势。现在,一些电池企业我随便说说储能电池和动力电池基本面是相同的、差不多,好多好多 会直接把动力电池用在储能上。预计最近三年之内,还是以一些 情况表为主。或者三年后来应该会有针对不同应用场景的不同储能电池推出,现在肯能有企业在布局。当然,产业化不能 另一一个多过程。

eo:为哪有几个您强调要脱离小型电池的设计思路?

陈永翀:根本由于是储都都还都可以 大容量或大功率工作的大型电池,肯能还是按照小电池的设计思路会出现一系列问题。类事,小型锂电池内部采用粘接的薄膜电极特性,这给储能用大型锂电池内部性能一致性的控制带来了根本性的问题。另外,薄膜电极高精度的要求也由于了高昂的制造成本。

从回收上看,小电池在设计之初不多考虑回收问题,内部电极粘结和内部壳体焊接都很牢固,报废回收非常困难。肯能大型储能电池一结束了了了了不考虑回收问题,未来报废电池将难以拆解回收,运输也是问题,这将给环境安全和产业发展带来灾难。或者在储能产业发展初期,不能 从产业末端位于的问题倒推产业前端的设计,未雨绸缪,高度重视全产业链的健康可持续发展。

大型储能电池不能 一些根本性的、颠覆性的创新突破,用以适应不同储能场景的应用需求。对于大型电池,材料技术好多好多 其中另一一个多重要方面,但就有完整性,还不能 综合考虑特性技术、制造技术、应用技术、运维技术和回收技术等多个方面的内容,任重道远。

eo:中国在锂电池研发制造上与日韩还位于哪有几个差距?

陈永翀:肯能新能源汽车的发展,中国锂离子电池制造从规模上、研发上以及设备国产化上就有较大的进步。

一些人国家在50年前后结束了了了了规模化生产锂离子电池,最初主好多好多 引进日韩设备,最少从国外的技术和装备发展历程中截取了另一一个多剖面。日韩在此领域有长期的研发积累,或者对于技术及装备整体发展的思路,一些人相对来说会有所不足英文。

尽管现在设备的国产化率肯能比较高了,但涉及关键的设备肯能一些关键的部件,还是不能 依赖日韩。好多好多 中国要想改变一些 局面,一定要有创新的思路,有点不能 一些原创的、颠覆性的电池技术,比如专门针对储能的大型电池,与此结合开发相应工艺和国产装备。

技术的产业化是非常艰难的。一些人能不到在实验室合成高性能的材料,或者还不足英文,还不能 用材料做成电池,最不会形成自动化的产线。工艺装备方面我我随便说说一些人还比较不足英文,不能 大力加强技术研究与产业装备的结合,或者一些人没办法 改变一些 局面:企业经常进口设备,三四年后设备落后了,又不得不进口新设备,始终不到跟在上边,赚取相对微薄的生产利润。

不认同“从小到大”的梯级利用

eo:怎样才能看待梯级利用电池用于储能?

陈永翀:认同“从大到小”的思路,但不认同“从小到大”的梯级利用。也好多好多 动力电池退役后,能不到用在一些对于电池容量和规模要求更低的场景中,但应用在大规模储能电站中位于严重问题。储能电站电池不能 专门的储能电池,而就有动力电池,更不肯能是退役后的动力电池。当然,客观而言,梯级利用技术有一定的研究空间,肯能储能电站的使用寿命要求达到十年以上,或者会有另一一个多新旧电池混用的服役阶段,新旧电池混用技术和梯级利用技术有类事之处。

即使是动力电池“从大到小”的梯级利用,要是需要 相关机构出台政策法规,及早规范。或者,动力锂电池领域也肯能像铅酸电池一样出现回收乱象,形成灰色的回收产业链,极少量的退役锂电池重新流入市场,以次充好。肯能仅仅是性能不好倒也没办法 不多危害,但旧电池的安全问题会更严重,会给人身和财产安全带来极大风险,甚至给一些家庭带来毁灭性打击。一些人不到够等问题出现后加进以重视出理 ,肯能一旦庞大的灰色产业链形成后,是没办法 从根源铲除问题的,铅酸电池的非法回收产业好多好多 另一一个多典型的负面案例,目前有70%多的铅酸电池就有不正规回收,肯能给一些人国家的水质和土壤环境造成了巨大破坏。

eo:储能电站运维是是不是会成为储能的新课题和新市场?

陈永翀:抽水蓄能的运行对于电化学储能是有启示的。抽水蓄能电站有僵化 的运维要求,电化学储能现在不谈运维,但长远来看肯定不能 面对。未来不会出现运维市场。或者最有肯能是出现独立的第三方运维,这是另一一个多巨大的市场。

电化学储能电站的运维技术包括系统的电气维修技术和电池的在线再生技术。前者包括环境腐蚀修护、电气绝缘老化检测、电连接检测、温度压力传感维护和电池巡检技术等,后者是针对新型储能锂电池提出的新的技术方向。肯能理论上讲,除了电池活性颗粒内部晶格紊乱问题以及集流体的腐蚀脱落问题,储能锂电池的一些界面问题就有肯能通过在线再生的土法律辦法 进行维护延寿。当电池使用一段时间后,能不到通过正负极材料皮下组织SEI膜原位修复、电解液的补充和更换等土法律辦法 对电池性能进行再“激活”,延长储能锂电池的实际日历使用寿命。类事,新型锂浆料储能电池的浆料厚电极特性赋予了其在使用期进行在线再生的肯能性。

储能的价值表现和价格表达之间位于矛盾

eo:对储能电站的商业模式和价格机制有何期待?

陈永翀:总体来讲,应该把储能放在电力体制改革的大框架上边,脱被抛弃电力体制改革方向单独来谈储能不最少。储能是新能源电网重要的不可或缺的配角,但并就有主角。或者,储能政策和产业的发展,一定要放在电力体制改革的框架里考虑,肯能说,储能的发展取决于能源特性转型的程度和电力体制改革的高度。

储能的价值肯能逐渐被发现,或者储能的价格没办法 被很好地表达,两者之间位于矛盾。这不仅是一些人面临的问题,也是美国等发达国家面临的问题。一些人曾与美国商务部做过交流,在美国位于五种情况表,五种是在垂直管制的电力体系中,储能的价值能不到得到非常好的体现,但价格不明确。肯能调度让储能做哪有几个储能就做哪有几个,好多好多 储能的价值得到比较充分的发挥。另五种是在完整性市场化的电力系统中,储能价值发挥有限,或者价格却能在市场中充分体现。肯能对于储能业主来说,他能不到根据价格机制判断储能装备哪天参与紧急备用、调频还是调峰,但肯能亏钱就不会参与。也好多好多 说,在电力管制的场景,更能发挥储能的价值;在非管制的市场环境,储能的价格更能体现。

储能是新能源领域技术产业的第三次爆发。目前,储能价值的价格体现远远不足英文充分,或者不能 结合电力体制改革,“还原能源的商品属性”,在价格政策方面尽肯能充沛地体现储能的价值。政策是辅助,市场是主体,要充分吸取光伏产业和新能源汽车产业政策制定方面的经验教训,出理 出现过度的政策依赖性和补贴依赖性,能够储能产业的健康可持续发展。

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