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创新铅炭电池技术 降低风光储能成本
作者:郭忠诚 来源: 日期:2022-03-30 字体: [] [] []

随着一次次工业革命,社会在不断进步,科学技术也在日益革新,同时,能源问题也成为了人类未来50年面临的重大挑战之一

改革开放以来,我国能源工业发展迅猛。与此同时,能源需求不断增加和能源结构不合理,造成化石燃料消耗加剧和环境污染问题日益突出,严重制约我国社会经济的发展。开发低碳、节能、环保的新能源,研发与新能源配套的新型储能技术、材料和设备系统已成为我国乃至全世界新能源发展的必由之路。

以此为契机,蒙特卡罗474101com(中国)(简称“昆工科技”)顺应时代需要,依托自己的专利技术,创新铅炭电池新技术,研发出新型储能材料和新型储能电池投放市场,强力助推云南和国家新能源发展战略。

自主创新发展新型储能技术

昆工科技成立于2000年8月,是集有色金属新材料研发、产品设计、加工制造、产品销售和技术服务等为一体的国家科技部火炬计划重点高新技术企业,以节能降耗电极新材料及其产品、新能源材料及储能电池产品的研发、设计和产业化生产为主业。自成立以来,在各级党委和政府的支持下,昆工科技积极拓展创新低碳绿色技术。2008年起,科研团队一直致力自主研发绿色减碳技术和核心产品。公司研发的高效节能降耗栅栏型铝基铅合金复合材料阳极属世界首创,改变了传统铅基合金阳极在湿法冶金行业使用150多年历史,是一项重大的技术突破,铅合金用量减少了30%,节能5%以上。

进入21世纪以来,在化石能源日益匮乏、环境污染严重的压力下,太阳能和风能是最具发展潜力的新能源,同时又是“取之不尽、用之不竭”的清洁能源,一次投资长期使用,经济合理,深受用户青睐,因而开发前景广阔。然而,太阳能、风能等可再生能源具有非常明显的间歇特性,其不连续、不可控和不稳定等缺点,导致直接利用存在局限性,是大力发展的关键瓶颈。因此,人们希望找到将电能储存起来的办法,即在电力富余的时候将其存储,在电力短缺的时候再释放出来,以满足供需之间实时平衡的需要。储能尤其是大容量储能成为能源革命的关键支撑点,在多能互补体系中具有重要的战略地位。

昆工科技创始人郭忠诚教授及其科研团队深知:储能技术是践行国家能源革命的关键环节,是保障能源安全,落实节能减排,推动全社会绿色低碳发展的重大战略需求,对切实推进能源革命具有不可替代的作用。为此,昆工科技紧紧围绕储能技术不断进行科技革命和创新,攻坚克难,解决技术难题,发展新型长时储能技术。

首创大容量铅炭长时储能电池技术

最近几年,中国不断加强对电化学储能技术的规范和指导。2010年,储能发展首次被写进法案。2022年3月,国家发改委、国家能源局联合印发《“十四五”新型储能发展实施方案》,以推动新型储能高速度、高质量和规模化发展。国内储能技术得到不断发展,特别是电化学储能中的铅炭电池储能技术,得到了很大的突破与提高。大容量长时储能技术是增强能源系统供应安全性、灵活性,提高综合效率的重要环节,是支撑未来高效、安全的能源转型的关键技术。无论是新能源汽车还是新能源发电,最核心的痛点在于储能环节。

昆工科技创始人郭忠诚教授利用自身在冶金电化学研究与应用方面的专业优势,归纳总结了锂离子电池、常规铅炭电池的优点与不足,总结和借鉴国内外电化学储能电池的研究与应用现状,结合公司多年在生产铅合金阳极尤其是首创低碳绿色铝基铅合金复合材料阳极的经验,首先从铅炭电池最核心的板栅材料制备技术入手,将公司独创的铝基铅合金复合材料应用到常规的铅炭电池中,替代原有的铅合金板栅(见下图所示),首创出新型大容量铅炭长时储能电池制备技术及产品,极大地拓展了新能源储能的市场应用前景和空间。2022年,昆工科技即将建成国内外首条年产1GWh 大容量铅炭长时储能电池的产业化生产线。




大容量铅炭长时储能电池的优势和特点:

1.单体容量大(500Ah/片),组群数量少,便于电池系统管理、监测、维护;

2.大容量电池生产工艺不同于常规电池,省去多道工序,没有分板、铸焊工序,减少了车间铅尘、铅烟污染,从而节省设备投资、降低原料损耗和职业健康危害;

3.回收拆解更方便,更安全,残值更高,使用成本更低;

4.更好的充放电接收能力:100%深度放电后,以2.35V/单体恒压限流0.15C充电,放电效率98%以上;

5.过充过放性能温度适应性:使用环境温度范围为-40℃~+60℃;

6.自放电极低:静置7天后剩余容量大于99%,静置60天后剩余容量大于90%;

7.70%D0D循环寿命大于4000次;

8.储能电池度电成本低于0.5元/KWh。

                

大容量铅炭电池应用前景广阔

随着京都协定和巴黎协定的提出,世界各国在减碳理念上达成一致。科技的进步也使得减碳通过新能源技术进行逐步落地,全球碳达峰、碳中和的“双碳”理念应运而出,能源替代的浪潮也随之到来。而要实现“碳达峰、碳中和”的战略目标,迫切需要开发低成本和高效的长时储能新技术,作为调节电力输出峰谷、提高电网对光伏、风电等新能源接纳能力的介质。

从我国未来能源结构来看,推动风电和光伏发电快速发展的前提,在于解决风能、太阳能等新能源大规模接入电网的瓶颈问题,从而实现多能互补耦合利用。因此,必须以发展绿色电化学储能技术为发展新能源的媒介和先导。电化学储能具有受地理条件影响小、建设周期短、可灵活应用于电力系统各环节及其它各类场景等优势,其主要产品包括锂离子电池、铅炭电池和钠硫电池等,是当前应用范围最广、发展潜力最大的储能技术产品。2020下半年以来,国内碳达峰、碳中和政策频出,且电池与风、光新能源发电的成本下降利好供需两端,储能市场必将迎来高增长。

2016~2020 年电化学储能迎来发展小高潮,全球装机容量由1.8GW提升至13.1GW,年复合增长率高达64.93%;国内装机由0.2GW提升至2.8GW,年复合增长率高达84.37%。其中,以锂电池储能占比最高(占80.6%),铅蓄电池储能是重要组成部分(占17.8%)。但是,锂离子电池在安全性、成本和工作温度范围方面仍存在问题。同时,锂镍资源供给紧张导致锂镍等金属价格上行,锂电池回收技术尚不成熟,导致锂离子储能电池的规模应用受到限制。

铅炭电池作为未来能源存储技术的重要组成部分,其拥有生产工艺成熟及生产成本低、原料成本低、安全稳定等优点,随着性能的不断提高和技术的进步,未来在储能领域中还将显现出容量大、原材料储量丰富、可循环利用和易于制造等方面的绝对优势。同时,铅炭电池99%的回收率和严格的铅环境排放规定,大大提升了铅炭电池环境友好性,确保强有力的经济、技术和政策环境支持铅炭电池高速、长期发展。全球铅炭电池行业必将持续提供可靠和高性能的电池,以推动实现全球电气化和实现整个社会脱碳目标。

据中国光伏行业协会预测,“十四五”期间,国内年均光伏风电新增装机规模为150GW,到2030年至少达到800GW,到2060年至少达到3000GW。按照10%到20%配置储能测算,“十四五”期间,光伏风电行业储能年均新增装机容量为15GW/47GWh到30GW/94GWh。据分析预计,2025年全球新增储能需求将达到163GW/511GWh,储能市场空间超6000亿,5年复合增长率90%,长期来看,有望达到万亿市场空间。其中,大容量铅炭电池储能最具潜力,其市场达数万亿美元。

由此可以推测,储能领域就像一个大蛋糕,自己有多大的本事,就能分到一块多大的蛋糕。昆工科技的新型铅炭长时储能电池,必将风光无限…

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