铅炭电池理应成为大规模储能的首选

储能世界网讯:目前有消息称,美国得克萨斯州El Paso将建设一个大型光伏电站、储能和电网共同支撑的并离网切换项目,用于为一大型数据中心服务器供电。其中计划光伏部分为60万千瓦,储能部分为400万千瓦时,定于2021年-2025年分阶段实施,而储能部分400万千瓦时全部采用南都电源的铅炭电池。在全球电化学储能电站中锂离子电池约占90%,拥有绝对优势,以及特斯拉以其锂离子电池高调介入储能领域的形势下,美国却有人选用铅炭电池,其意义值得分析。

尽管当前全球化学储能电站纷纷采用锂离子电池,但锂离子电池储能电站燃烧爆炸的事件时有发生。出于安全考虑,之前推崇锂离子电池用于大规模储能的人中,部分人开始或怀疑,或举棋不定。而上述得克萨斯州的项目,特立独行地采用被冷落了几年的铅炭电池,看来已将安全性放在第一重要位置。

有必要透过上述项目重新认识铅炭电池在规模储能中的优势。一是安全性高。铅炭电池无易燃物,是确保高安全性的基础。过去的铅酸电池在充电后期的高电压下同时电解水,积累氢气、氧气而发生过爆炸。现在铅炭电池已妥善解决这一隐患。前些年我国已建成铅炭电池储能电站十余座,最大容量达30万千瓦时,此外还出口德国建成5万千瓦/7.5万千瓦时调频电站,多年来这些电站运行正常。二是规模大。上述400万千瓦时的储能电站24小时为数据中心供电时,平均功率为16.7万千瓦。如果调整为供电4小时,功率则是100万千瓦,是典型的抽水蓄能电站规模,这是对“化学蓄电规模做不大”论点的直接挑战。三是用途新。大数据时代的数据中心犹如雨后春笋,且耗电量很大,用光-储联合供电,对这种稳定负荷尤为适合。四是颜色绿。该微网建成后将摆脱对电网的依赖,独立运行。这是实现低碳、绿色能源的重要一步;如能广泛推广,不仅可以减轻电网的负担,而且可以直接为碳达峰碳中和作出很大贡献。五是价格不高。据了解,项目总融资金额为15亿美元,约合人民币100亿元。结合其规模来看是可接受的,且其能量转换效率高于抽水蓄能至少10个百分点,有利于提高经济效率。

在我国储能界,关于何种类型的电池适用于储能,看法不一。其中很多人支持锂离子电池,认为其优点不少,尽管有安全隐患,但难言舍弃,处于进退两难境地。笔者认为,完全可以换一种思路。首先,储能前景非常广阔,能够容纳各类电池路线各显神通,因而要从政策、舆论等各方面为它们创造公平的、开放的应用条件和氛围。其次,要把安全性放在第一重要位置。力推使用安全性高的电池,立马起到节能减排的实效;容许安全性不高的电池进行持续改进,不要急于“带病上阵”;同时鼓励发展安全性高、性能更好的新型储能电池,给予真实的创新条件。最后,要由市场来选择储能技术路线,放手让企业自主发展、决定使用何种电池。

笔者认为,铅炭电池主要是在铅酸电池负极中加入了特种活性炭(或称特种多孔炭,这也是铅炭电池一词中“炭”的来历),解决了硫酸盐化问题(即硫酸铅结晶颗粒长大而失去充放可逆性),使电池寿命延长了若干倍。再加上原有的安全、廉价、易于再生等优点,铅炭电池理应成为目前大规模储能的首选。现在美国出于安全考量重新重用铅炭电池,相信全球包括中国将有更多的企业加入到使用行列,铅炭电池生产也将回归到正常的发展轨道。

但也要看到,我国铅炭电池生产水平参差不齐。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)的铅酸电池都是铅炭电池,因为这些材料的比表面、孔分布、电导率、纯度等指标均与抑制硫酸盐化的要求相距甚远,尽管节省了生产成本,但电池的长寿命却难以保证。因此要呼吁铅炭电池生产企业要讲诚信、做真货;储能应用企业也不要贪图便宜买劣质产品。

(作者系中国工程院院士)

原标题:铅炭电池理应成为大规模储能的首选

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