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四大新型儲(chǔ)能技術(shù)路線分析

時(shí)間:2023-10-08 15:58:21來(lái)源:OFweek儲(chǔ)能網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):?儲(chǔ)能,指把太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮?、電能等不易存?chǔ)的能量,轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、熱能等容易存儲(chǔ)的形式進(jìn)行存儲(chǔ),在需要的時(shí)候使用。

       儲(chǔ)能,指把太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮堋㈦娔艿炔灰状鎯?chǔ)的能量,轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、熱能等容易存儲(chǔ)的形式進(jìn)行存儲(chǔ),在需要的時(shí)候使用。

  傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù),主要有抽水蓄能、水力發(fā)電等機(jī)械能儲(chǔ)能,鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池等電化學(xué)儲(chǔ)能。

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

  目前,新型儲(chǔ)能技術(shù)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(chǔ)主要依靠鋰離子(鈉離子)在正負(fù)極之間往返嵌入和脫出進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

  現(xiàn)在市面上,占據(jù)儲(chǔ)能市場(chǎng)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(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng),鈉離子電池有可能后來(lái)居上,逐漸搶占鋰離子電池的儲(chǔ)能市場(chǎng)份額。

  電池成本方面。鋰離子電池原材料價(jià)格高昂,2022年10月24日,主要原材料99.2%工業(yè)零級(jí)碳酸鋰鹽價(jià)格為51.6萬(wàn)元/噸。

  鈉離子電池材料成本則較低,近十年價(jià)格基本穩(wěn)定在1000—4000元/噸的區(qū)間內(nèi),經(jīng)鈉電領(lǐng)軍企業(yè)FARADION公司測(cè)算,鈉離子電池產(chǎn)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(fù)極集流體的選材對(duì)成本影響極大。鈉離子電池負(fù)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(jià)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?jī)H為0.006%,在我國(guó)主要集中在青藏高原等環(huán)境惡劣的地方,開(kāi)采困難。

  鈉元素則不一樣,其在地殼中的含量為2.74%,在我國(guó)廣泛分布,開(kāi)采簡(jiǎn)單。

  產(chǎn)業(yè)布局企業(yè)方面。我國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成型,布局鈉電的企業(yè)主要有容百科技、國(guó)軒高科、中航鋰電、寧德時(shí)代、比亞迪、上汽集團(tuán)等。

  鈉電產(chǎn)業(yè)布局基本承襲鋰電,現(xiàn)階段我國(guó)鈉電市場(chǎng)正處于初步布局階段,寧德時(shí)代正推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈成型。我國(guó)布局鈉電的企業(yè)主要有寧德時(shí)代、中科海納、鈉創(chuàng)新能源、鵬輝能源、欣旺達(dá)等。

  全釩液流電池VS氫燃料電池

  電池構(gòu)成方面。全釩液流電池是一種氧化還原電池,主要由儲(chǔ)存有不同價(jià)態(tài)釩離子的正極硫酸電解液、負(fù)極硫酸電解液、外接泵、電池堆體(含雙極板和電極)、儲(chǔ)液罐和質(zhì)子交換膜構(gòu)成。

  工作原理方面。電池組隔膜是質(zhì)子交換膜,外接泵將儲(chǔ)液罐內(nèi)的硫酸電解液壓入電池堆體,機(jī)械動(dòng)力作用下,電解液在儲(chǔ)液罐和半電池構(gòu)成的閉合回路內(nèi)循環(huán)流動(dòng),電解液流過(guò)電極表面時(shí),發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,電池堆體內(nèi)雙極板負(fù)責(zé)收集和傳導(dǎo)電流。

  氫燃料電池的結(jié)構(gòu)與全釩液流電池稍有不同,氫燃料電池儲(chǔ)液罐內(nèi)換成了高壓儲(chǔ)氫罐,硫酸電解液換成了氫氣,另外增加了催化劑、氣體擴(kuò)散層等;工作原理則類(lèi)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(guó)在這方面,核心材料依賴(lài)進(jìn)口,技術(shù)也存在短板,成本較高。

  資源豐富度方面。我國(guó)釩礦資源豐富,據(jù)USGS數(shù)據(jù),目前,中國(guó)已探明釩礦儲(chǔ)量為950萬(wàn)噸,占全球總比重的43%,同時(shí),中國(guó)產(chǎn)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(jù)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(jù)石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院統(tǒng)計(jì),我國(guó)當(dāng)前氫氣產(chǎn)能為4000萬(wàn)噸,產(chǎn)量為3300萬(wàn)噸。

  市場(chǎng)布局方面。全釩液流電池具有技術(shù)優(yōu)勢(shì),但成本過(guò)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(yán)重制約了其商業(yè)化進(jìn)展。

  我國(guó)布局全釩液流電池的企業(yè)有國(guó)網(wǎng)英大、攀鋼釩鈦、西子潔能、海德股份、中和儲(chǔ)能等。

  氫燃料電池方面,我國(guó)整體研究還比較樓后,難以同發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)布局氫燃料電池的企業(yè)有國(guó)電投氫能公司、雪人股份、上海神力、中科氫能、龍?bào)纯萍?、億氫科技、通用氫能等。

標(biāo)簽: 儲(chǔ)能

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