鉛炭電池：儲能新秀主打“安全牌” 電化學(xué)儲能或?qū)⒊芍髁餍滦蛢δ芗夹g(shù)

近日，位于澳大利亞維多利亞州的特斯拉Megapack儲能電站發(fā)生爆燃，引起火災(zāi)。據(jù)了解，該儲能項(xiàng)目是全球最大的電池儲能項(xiàng)目之一，發(fā)生事故的設(shè)施為重達(dá)13噸的鋰電池。而今年4月，北京南四環(huán)的一處鋰電池儲能電站也發(fā)生了爆炸事故。

過去幾年，在各路資本的加持下，儲能市場逐漸升溫，但與之相關(guān)的安全性問題也逐步暴露。據(jù)不完全統(tǒng)計，過去3年間，全球范圍內(nèi)的儲能項(xiàng)目發(fā)生爆炸和火災(zāi)事故共計20余起。

面對這種情況，人們不禁要問，有沒有既可以保證能量存儲，又可以確保安全的儲能之道呢?

電化學(xué)儲能或?qū)⒊芍髁餍滦蛢δ芗夹g(shù)

中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021》顯示，截至2020年底，我國已投運(yùn)儲能項(xiàng)目累計裝機(jī)規(guī)模35.6GW，占全球市場總規(guī)模的18.6%，同比增長9.8%。其中，抽水蓄能的累計裝機(jī)規(guī)模最大，為31.79GW，同比增長4.9%;電化學(xué)儲能累計裝機(jī)規(guī)模位列第二，為3269.2MW，同比增長91.2%;在各類電化學(xué)儲能技術(shù)中，鋰離子電池的累計裝機(jī)規(guī)模最大，為2902.4MW。

目前，儲能行業(yè)仍處于多種儲能技術(shù)路線并存階段，鉛酸電池和鋰電池都屬于電化學(xué)儲能，抽水蓄能依然是當(dāng)前裝機(jī)最多的主流儲能技術(shù)。“從儲能技術(shù)發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用看，抽水蓄能會受水資源分布的限制，而電化學(xué)儲能所受約束條件少、建設(shè)周期短、應(yīng)用場景廣泛，‘十四五’期間，主流新型儲能技術(shù)是電化學(xué)儲能。”天能集團(tuán)智慧能源研究院院長郝三存說。

鉛炭電池是儲能電池的又一發(fā)展方向

對于全球?qū)掖伟l(fā)生的鋰電池儲能電站安全事件，全國人大代表、天能集團(tuán)董事長張?zhí)烊握J(rèn)為，主要原因在于鋰電池的熱失控。而鋰電池?zé)崾Э貏t可能是由于電池電芯本身缺陷或電池管理系統(tǒng)等設(shè)備的安全、質(zhì)量、設(shè)置問題導(dǎo)致的。

“鉛酸電池是非常成熟的電池技術(shù)，在可靠性和穩(wěn)定性方面，是其他電池技術(shù)不能比擬的。電池的電解液是水基體系，熱失控和燃燒爆炸的概率很小。”郝三存說，以現(xiàn)有的全自動回收產(chǎn)線為例，鉛酸電池回收利用率可達(dá)99%以上。除鉛以外，電池的塑料部分可做成再生塑料顆粒，硫酸也可循環(huán)再利用。

現(xiàn)在鉛酸電池還有了“升級版”

2020年，天能集團(tuán)完成了國家電網(wǎng)雉城(金陵變)12MW/24MWh鉛炭儲能項(xiàng)目，這是浙江省乃至全國首座超大型鉛炭儲能電站項(xiàng)目。在這之前，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡稱大連化物所)李先鋒、張華民研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制的百千瓦時級(100kWh)鉛炭電池儲能系統(tǒng)，已經(jīng)在大連化物所星海二站園區(qū)成功并網(wǎng)運(yùn)行。

鉛炭電池技術(shù)是一種新型電化學(xué)儲能技術(shù)，從本質(zhì)上來說，是對鉛酸電池配方的優(yōu)化。“鉛炭電池是在鉛酸電池的負(fù)極中加入碳材料制成的電池。”張華民介紹，碳是非常神奇的元素，擁有的化合物種類最豐富，它的加入，使鉛炭電池在保留鉛酸電池原有功率密度的基礎(chǔ)上，充放電性能得到大幅改善。而且鉛炭電池和鉛酸電池一樣，基本可實(shí)現(xiàn)100%回收，是目前相對經(jīng)濟(jì)可行的電力儲能技術(shù)路線之一。由于鉛炭電池的電解液是硫酸水溶液，只要保持通風(fēng)，就不會發(fā)生燃燒爆炸，安全性好。“今后隨著技術(shù)的不斷成熟，鉛炭電池在儲能領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)越來越大的市場份額。”張華民說。