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四大新型儲能技術路線分析

時間:2023-10-08 15:58:21來源:OFweek儲能網

導語:?儲能,指把太陽能、風能、潮汐能、地熱能、電能等不易存儲的能量,轉換為化學能、熱能等容易存儲的形式進行存儲,在需要的時候使用。

       儲能,指把太陽能、風能、潮汐能、地熱能、電能等不易存儲的能量,轉換為化學能、熱能等容易存儲的形式進行存儲,在需要的時候使用。

  傳統(tǒng)儲能技術,主要有抽水蓄能、水力發(fā)電等機械能儲能,鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池等電化學儲能。

  新型儲能技術,則主要有鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池、熔鹽儲能、壓縮空氣儲能、氫儲能等。

  目前,新型儲能技術路線里,鋰離子電池、全釩液流電池、鈉離子電池和氫燃料電池是主流路線。

  鋰離子電池VS鈉離子電池

  工作原理方面。鋰離子電池和鈉離子電池都是二次電池(充電電池),電能的存儲主要依靠鋰離子(鈉離子)在正負極之間往返嵌入和脫出進行實現。

  現在市面上,占據儲能市場的主要是鋰離子電池,尤其是安全性最高的磷酸鐵鋰電池。

  鈉離子電池正處于研發(fā)階段,考慮到安全性,未來儲能市場,鈉離子電池有可能后來居上,逐漸搶占鋰離子電池的儲能市場份額。

  電池成本方面。鋰離子電池原材料價格高昂,2022年10月24日,主要原材料99.2%工業(yè)零級碳酸鋰鹽價格為51.6萬元/噸。

  鈉離子電池材料成本則較低,近十年價格基本穩(wěn)定在1000—4000元/噸的區(qū)間內,經鈉電領軍企業(yè)FARADION公司測算,鈉離子電池產業(yè)化后成本約為鋰離子電池的七成。

  此外,其他條件相同的情況下,電池負極集流體的選材對成本影響極大。鈉離子電池負極集流體可選用鋁箔,而鋰離子電池則必須為銅箔,兩者懸殊10%的價差。

  以具體的原材料成本為例,目前,銅基鈉離子電池為0.29元/Wh,磷酸鐵鋰電池材料成本0.43元/Wh。

  資源豐富度方面。鋰元素在地殼中的含量僅為0.006%,在我國主要集中在青藏高原等環(huán)境惡劣的地方,開采困難。

  鈉元素則不一樣,其在地殼中的含量為2.74%,在我國廣泛分布,開采簡單。

  產業(yè)布局企業(yè)方面。我國鋰電池產業(yè)鏈已經成型,布局鈉電的企業(yè)主要有容百科技、國軒高科、中航鋰電、寧德時代、比亞迪、上汽集團等。

  鈉電產業(yè)布局基本承襲鋰電,現階段我國鈉電市場正處于初步布局階段,寧德時代正推動產業(yè)鏈成型。我國布局鈉電的企業(yè)主要有寧德時代、中科海納、鈉創(chuàng)新能源、鵬輝能源、欣旺達等。

  全釩液流電池VS氫燃料電池

  電池構成方面。全釩液流電池是一種氧化還原電池,主要由儲存有不同價態(tài)釩離子的正極硫酸電解液、負極硫酸電解液、外接泵、電池堆體(含雙極板和電極)、儲液罐和質子交換膜構成。

  工作原理方面。電池組隔膜是質子交換膜,外接泵將儲液罐內的硫酸電解液壓入電池堆體,機械動力作用下,電解液在儲液罐和半電池構成的閉合回路內循環(huán)流動,電解液流過電極表面時,發(fā)生化學反應,將化學能轉換為電能,電池堆體內雙極板負責收集和傳導電流。

  氫燃料電池的結構與全釩液流電池稍有不同,氫燃料電池儲液罐內換成了高壓儲氫罐,硫酸電解液換成了氫氣,另外增加了催化劑、氣體擴散層等;工作原理則類似。

  成本方面。全釩液流電池成本較高,目前約3-3.2元/Wh,其中電堆材料、電解液在成本中占比最大,接近七成。氫燃料電池的核心是電池堆,我國在這方面,核心材料依賴進口,技術也存在短板,成本較高。

  資源豐富度方面。我國釩礦資源豐富,據USGS數據,目前,中國已探明釩礦儲量為950萬噸,占全球總比重的43%,同時,中國產出了全球約六成釩金屬。

  氫在自然界中含量豐富,除空氣中的氫氣,它還以化合物形態(tài)存在水中,據推算,全球海水中含有的氫,能源總量約為全球化石能源的9000余倍,根據石油和化學工業(yè)規(guī)劃院統(tǒng)計,我國當前氫氣產能為4000萬噸,產量為3300萬噸。

  市場布局方面。全釩液流電池具有技術優(yōu)勢,但成本過高,相同容量下,全釩液流電池的成本約為鋰電池的2.5倍左右,嚴重制約了其商業(yè)化進展。

  我國布局全釩液流電池的企業(yè)有國網英大、攀鋼釩鈦、西子潔能、海德股份、中和儲能等。

  氫燃料電池方面,我國整體研究還比較樓后,難以同發(fā)達國家競爭。我國布局氫燃料電池的企業(yè)有國電投氫能公司、雪人股份、上海神力、中科氫能、龍蟠科技、億氫科技、通用氫能等。

標簽: 儲能

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