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鉛炭電池理應成為大規模儲能的首選
來源:中國能源報 時間:2021/9/15 22:13:12 用手機瀏覽

目前有消息稱,美國得克薩斯州El Paso將建設一個大型光伏電站、儲能和電網共同支撐的并離網切換項目,用于為一大型數據中心服務器供電。其中計劃光伏部分為60萬千瓦,儲能部分為400萬千瓦時,定于2021年-2025年分階段實施,而儲能部分400萬千瓦時全部采用南都電源的鉛炭電池。在全球電化學儲能電站中鋰離子電池約占90%,擁有絕對優勢,以及特斯拉以其鋰離子電池高調介入儲能領域的形勢下,美國卻有人選用鉛炭電池,其意義值得分析。

盡管當前全球化學儲能電站紛紛采用鋰離子電池,但鋰離子電池儲能電站燃燒爆炸的事件時有發生。出于安全考慮,之前推崇鋰離子電池用于大規模儲能的人中,部分人開始或懷疑,或舉棋不定。而上述得克薩斯州的項目,特立獨行地采用被冷落了幾年的鉛炭電池,看來已將安全性放在第一重要位置。

有必要透過上述項目重新認識鉛炭電池在規模儲能中的優勢。一是安全性高。鉛炭電池無易燃物,是確保高安全性的基礎。過去的鉛酸電池在充電后期的高電壓下同時電解水,積累氫氣、氧氣而發生過爆炸,F在鉛炭電池已妥善解決這一隱患。前些年我國已建成鉛炭電池儲能電站十余座,最大容量達30萬千瓦時,此外還出口德國建成5萬千瓦/7.5萬千瓦時調頻電站,多年來這些電站運行正常。二是規模大。上述400萬千瓦時的儲能電站24小時為數據中心供電時,平均功率為16.7萬千瓦。如果調整為供電4小時,功率則是100萬千瓦,是典型的抽水蓄能電站規模,這是對“化學蓄電規模做不大”論點的直接挑戰。三是用途新。大數據時代的數據中心猶如雨后春筍,且耗電量很大,用光-儲聯合供電,對這種穩定負荷尤為適合。四是顏色綠。該微網建成后將擺脫對電網的依賴,獨立運行。這是實現低碳、綠色能源的重要一步;如能廣泛推廣,不僅可以減輕電網的負擔,而且可以直接為碳達峰碳中和作出很大貢獻。五是價格不高。據了解,項目總融資金額為15億美元,約合人民幣100億元。結合其規模來看是可接受的,且其能量轉換效率高于抽水蓄能至少10個百分點,有利于提高經濟效率。

在我國儲能界,關于何種類型的電池適用于儲能,看法不一。其中很多人支持鋰離子電池,認為其優點不少,盡管有安全隱患,但難言舍棄,處于進退兩難境地。筆者認為,完全可以換一種思路。首先,儲能前景非常廣闊,能夠容納各類電池路線各顯神通,因而要從政策、輿論等各方面為它們創造公平的、開放的應用條件和氛圍。其次,要把安全性放在第一重要位置。力推使用安全性高的電池,立馬起到節能減排的實效;容許安全性不高的電池進行持續改進,不要急于“帶病上陣”;同時鼓勵發展安全性高、性能更好的新型儲能電池,給予真實的創新條件。最后,要由市場來選擇儲能技術路線,放手讓企業自主發展、決定使用何種電池。

筆者認為,鉛炭電池主要是在鉛酸電池負極中加入了特種活性炭(或稱特種多孔炭,這也是鉛炭電池一詞中“炭”的來歷),解決了硫酸鹽化問題(即硫酸鉛結晶顆粒長大而失去充放可逆性),使電池壽命延長了若干倍。再加上原有的安全、廉價、易于再生等優點,鉛炭電池理應成為目前大規模儲能的首選,F在美國出于安全考量重新重用鉛炭電池,相信全球包括中國將有更多的企業加入到使用行列,鉛炭電池生產也將回歸到正常的發展軌道。

但也要看到,我國鉛炭電池生產水平參差不齊。不是添加了任何含碳元素的材料(如石墨、炭黑、普通活性炭等)的鉛酸電池都是鉛炭電池,因為這些材料的比表面、孔分布、電導率、純度等指標均與抑制硫酸鹽化的要求相距甚遠,盡管節省了生產成本,但電池的長壽命卻難以保證。因此要呼吁鉛炭電池生產企業要講誠信、做真貨;儲能應用企業也不要貪圖便宜買劣質產品。

(作者系中國工程院院士)



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