電化學(xué)儲(chǔ)能種類及特點(diǎn)

電化學(xué)儲(chǔ)能主要通過(guò)電池內(nèi)部不同材料間的可逆電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化，通過(guò)電池完成能量?jī)?chǔ)存、釋放與管理。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)成熟，不受地域限制，適合大規(guī)模應(yīng)用和批量化生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景好。電化學(xué)儲(chǔ)能在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻中應(yīng)用廣泛，覆蓋了電廠側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，運(yùn)行控制簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。


用于電網(wǎng)儲(chǔ)能的電池主要有鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池、液流蓄電池、鈉硫蓄電池等。

鉛酸電池和鋰電池屬于固態(tài)電池，對(duì)場(chǎng)地?zé)o特殊要求，使用靈活。近年來(lái)出現(xiàn)的鉛炭電池在壽命和性能方面得到了較大提升。鋰電池是目前應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能電池，我國(guó)在鋰電池上具有一定的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)隨著工藝的不斷改進(jìn)和產(chǎn)量的增加，單位價(jià)格不斷下降。電池的梯次利用技術(shù)為降低電池全壽命成本提供了有價(jià)值的思路和手段。在電池成本和循環(huán)壽命短期無(wú)法取得革命性突破的情況下，電池梯次利用技術(shù)從另外的角度延長(zhǎng)了電池的使用壽命，降低了其價(jià)格壽命比，充分挖掘了電池價(jià)值。


江蘇鎮(zhèn)江儲(chǔ)能電站示范工程

2018年7月，我國(guó)首個(gè)10萬(wàn)千瓦級(jí)電池儲(chǔ)能電站在江蘇鎮(zhèn)江正式并網(wǎng)投運(yùn)，該電站是當(dāng)時(shí)世界規(guī)模最大、功能最全、響應(yīng)最快的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站。儲(chǔ)能電站在大港、丹陽(yáng)和揚(yáng)中共8個(gè)站址，其中大港新區(qū)3個(gè)站址，丹陽(yáng)2個(gè)站址，揚(yáng)中3個(gè)站址。建設(shè)規(guī)模共101兆瓦/202兆瓦時(shí)。

并入電網(wǎng)的儲(chǔ)能電池需要具備良好的充放電快速響應(yīng)能力及較高的充放電轉(zhuǎn)換效率。國(guó)內(nèi)主流的電化學(xué)儲(chǔ)能電池技術(shù)路線主要有磷酸鐵鋰電池、鉛炭電池、鉛酸電池等。磷酸鐵鋰電池具有能量密度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)。結(jié)合調(diào)峰需求，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站采用磷酸鐵鋰電池技術(shù)。

該儲(chǔ)能項(xiàng)目就像是一個(gè)大型的城市電網(wǎng)“充電寶”，儲(chǔ)存的電能相當(dāng)于一個(gè)20萬(wàn)千瓦的中型發(fā)電廠1小時(shí)發(fā)的電，可以同時(shí)滿足17萬(wàn)戶居民的用電需求；可以在用電低谷時(shí)充電儲(chǔ)能，用電高峰時(shí)釋放電能，突發(fā)故障時(shí)提供備用電源，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支撐。

山東口鎮(zhèn)綜能儲(chǔ)能電站

口鎮(zhèn)綜能儲(chǔ)能電站是國(guó)網(wǎng)山東省電力公司與山東省能源局“黨建聯(lián)創(chuàng)·智慧能源”試點(diǎn)項(xiàng)目。儲(chǔ)能電站利用3542只修復(fù)后的電網(wǎng)退運(yùn)電池作為儲(chǔ)能單元，分組置于三個(gè)獨(dú)立電池艙，經(jīng)逆變升壓后通過(guò)35千伏匯能線并網(wǎng)。

儲(chǔ)能電站位于山東省濟(jì)南市萊蕪區(qū)口鎮(zhèn)桃花峪35千伏勁能光伏電站廠區(qū)內(nèi)，一期建設(shè)規(guī)模1.6兆瓦/3.2兆瓦時(shí)，于2020年9月29日正式投運(yùn)。該電站是山東省首個(gè)電化學(xué)獨(dú)立儲(chǔ)能電站，也是全國(guó)首個(gè)利用電網(wǎng)退運(yùn)電池建成的儲(chǔ)能電站。電站配備電池管理、繼電保護(hù)、調(diào)度通信、艙儲(chǔ)溫控、防雷、消防等系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀況，保障電站安全。

該電站通過(guò)退運(yùn)電池再利用實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。電網(wǎng)退運(yùn)電池的修復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)“化廢為利、變害為寶”，減少了鉛酸蓄電池及再生鉛循環(huán)，有效降低鉛類組分對(duì)環(huán)境造成的污染，助力綠色環(huán)保。

儲(chǔ)能電站是個(gè)“多面手”，可以快速參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)壓，保障電網(wǎng)安全，對(duì)電網(wǎng)削峰填谷、提升電能質(zhì)量、調(diào)節(jié)電力供需平衡具有積極意義。

【專訪】

圍繞電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及工程應(yīng)用情況，《亮報(bào)》對(duì)國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院設(shè)計(jì)中心副主任李妍進(jìn)行了專訪。

《亮報(bào)》：從目前電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，還需要實(shí)現(xiàn)哪些方面的技術(shù)攻關(guān)？

李妍：首先，應(yīng)進(jìn)行儲(chǔ)能設(shè)施運(yùn)維管控標(biāo)準(zhǔn)體系的研究。建議在國(guó)家和行業(yè)層面，加快研究出臺(tái)儲(chǔ)能系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理審批、建設(shè)施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各環(huán)節(jié)統(tǒng)一的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，從行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的頂層設(shè)計(jì)上保證儲(chǔ)能的健康可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)能電站主動(dòng)預(yù)警技術(shù)的研究。目前市場(chǎng)上電池廠家眾多，產(chǎn)品良莠不齊，缺少海量數(shù)據(jù)的有效利用和深度分析，需要開展電池狀態(tài)分析和預(yù)判技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)電池運(yùn)行維護(hù)提前判斷、故障及早排查。此外，在儲(chǔ)能電站安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系研究方面，應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)能電站技術(shù)方案、規(guī)模等級(jí)、應(yīng)用特征、設(shè)備選型、安防措施、運(yùn)行管理等，建立全要素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，開展儲(chǔ)能電站風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和隱患識(shí)別。

《亮報(bào)》：為保障電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全，應(yīng)重點(diǎn)做好哪些方面的工作？

李妍：主要有三方面的工作需要重點(diǎn)關(guān)注。一是加強(qiáng)儲(chǔ)能電站安全消防的事前管理。從規(guī)劃建設(shè)、設(shè)備準(zhǔn)入、運(yùn)維監(jiān)控等方面采取預(yù)防性手段，提升項(xiàng)目建設(shè)安全等級(jí)。在儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中，強(qiáng)化儲(chǔ)能電站安全消防驗(yàn)收和監(jiān)管力度，提升安全消防設(shè)計(jì)等級(jí)，同時(shí)做好標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和安全培訓(xùn)工作，做到防患于未然。二是加強(qiáng)儲(chǔ)能電站單體電池狀態(tài)管控。對(duì)單芯電池的管理，需要管理到每一個(gè)電芯的溫度、電壓、電流，每一個(gè)電芯的SOC（剩余電量）、SOH（電池極限容量大?。┘皟?nèi)阻變化，從電池狀態(tài)控制管理，深化到對(duì)每個(gè)電芯的實(shí)時(shí)狀態(tài)感知進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和及時(shí)告警，從最小的模塊著手來(lái)保障儲(chǔ)能電站的安全性。三是提升儲(chǔ)能電站防火滅火管控力度。通過(guò)建立精準(zhǔn)高效的防火滅火策略，及時(shí)探測(cè)捕捉電池早期熱失控的預(yù)兆，把電池失火概率降到最低。同時(shí)，要建立有效的熱管理和防爆通風(fēng)策略，采用防止電池?zé)崾Э財(cái)U(kuò)散及復(fù)燃的滅火技術(shù)，在儲(chǔ)能電站失火時(shí)確?；馂?zāi)發(fā)生范圍不擴(kuò)散、已滅火的區(qū)域不復(fù)燃，保障儲(chǔ)能電站的防火滅火效率維持在一個(gè)較高的水平。