鉛炭電池：儲能新秀主打“安全牌”

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。據了解，該儲能項目是全球最大的電池儲能項目之一，發(fā)生事故的設施為重達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(guò)去幾年，在各路資本的加持下，儲能市場(chǎng)逐漸升溫，但與之相關(guān)的安全性問(wèn)題也逐步暴露。據不完全統計，過(guò)去3年間，全球范圍內的儲能項目發(fā)生爆炸和火災事故共計20余起。

面對這種情況，人們不禁要問(wèn)，有沒(méi)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)儲能或將成主流新型儲能技術(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(shū)2021》顯示，截至2020年底，我國已投運儲能項目累計裝機規模35.6GW，占全球市場(chǎng)總規模的18.6%，同比增長(cháng)9.8%。其中，抽水蓄能的累計裝機規模最大，為31.79GW，同比增長(cháng)4.9%;電化學(xué)儲能累計裝機規模位列第二，為3269.2MW，同比增長(cháng)91.2%;在各類(lèi)電化學(xué)儲能技術(shù)中，鋰離子電池的累計裝機規模最大，為2902.4MW。

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

鉛炭電池是儲能電池的又一發(fā)展方向

對于全球屢次發(fā)生的鋰電池儲能電站安全事件，全國人大代表、天能集團董事長(cháng)張天任認為，主要原因在于鋰電池的熱失控。而鋰電池熱失控則可能是由于電池電芯本身缺陷或電池管理系統等設備的安全、質(zhì)量、設置問(wèn)題導致的。

“鉛酸電池是非常成熟的電池技術(shù)，在可靠性和穩定性方面，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(shuō)，以現有的全自動(dòng)回收產(chǎn)線(xiàn)為例，鉛酸電池回收利用率可達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。

現在鉛酸電池還有了“升級版”。

2020年，天能集團完成了國家電網(wǎng)雉城(金陵變)12MW/24MWh鉛炭?jì)δ茼椖?，這是浙江省乃至全國首座超大型鉛炭?jì)δ茈娬卷椖?。在這之前，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)大連化物所)李先鋒、張華民研究員帶領(lǐng)團隊研制的百千瓦時(shí)級(100kWh)鉛炭電池儲能系統，已經(jīng)在大連化物所星海二站園區成功并網(wǎng)運行。

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(lái)說(shuō)，是對鉛酸電池配方的優(yōu)化。“鉛炭電池是在鉛酸電池的負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(lèi)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100%回收，是目前相對經(jīng)濟可行的電力儲能技術(shù)路線(xiàn)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(huì )發(fā)生燃燒爆炸，安全性好。“今后隨著(zhù)技術(shù)的不斷成熟，鉛炭電池在儲能領(lǐng)域將占據越來(lái)越大的市場(chǎng)份額。”張華民說(shuō)。

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鉛炭電池已被用于多個(gè)國內儲能示范項目

電池技術(shù)是制約儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。張華民認為，憑借充電接受能力強、安全可靠、制造成本低等優(yōu)勢，在可再生能源廣泛利用和儲能市場(chǎng)規模不斷擴大的背景下，鉛炭電池將成為繼鋰離子電池、液流電池之后，儲能電池的又一發(fā)展方向。

張華民介紹，我國從事鉛炭電池研究開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)主要有南都電源、圣陽(yáng)電源、天能電池、超威集團、雙登集團等。

南都電源研發(fā)的鉛炭電池產(chǎn)品目前已被應用在多個(gè)國內儲能示范項目中，如浙江舟山東福山島風(fēng)光柴儲能電站、新疆吐魯番新能源城市微電網(wǎng)示范工程、南方電網(wǎng)光儲一體化柴儲能電站、無(wú)錫新加坡工業(yè)園智能配網(wǎng)儲能電站、浙江鹿西島4MWh儲能項目等，運行狀況平穩。

除了儲能，鉛炭電池也應用在了新能源汽車(chē)上。由于可以在車(chē)輛加速和制動(dòng)期間快速輸出、輸入電荷，鉛炭電池特別適合于汽車(chē)啟停系統。