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中國儲能、鉛電池市場回顧 儲能鉛炭電池技術探讨及前景展望 #鉛

作者:上海有色網

在SMM主辦的2024 SMM第十九屆鉛鋅大會暨鉛鋅技術創新論壇——鉛酸蓄電池技術論壇上,南京千探儲能科技有限公司總經理侯國友對儲能市場進行了回顧,講解了中國鉛電池現狀,針對儲能鉛炭電池技術進行了探讨,并對儲能鉛炭電池技術發展前景進行了展望。

儲能市場回顧

2023年儲能市場

截至2023年底,已投運锂離子電池儲能占比97.4%,鉛炭電池儲能占比0.5%,壓縮空氣儲能占比0.5%,液流電池儲能占比0.4%,其他新型儲能技術占比1.2%。

2023年,國家能源局認真貫徹落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,錨定“雙碳”目标,推動新型儲能多元化高品質發展取得顯著成效。新型儲能日益成為大陸建設新型能源體系和新型電力系統的關鍵技術,培育新興産業的重要方向及推動能源生産消費綠色低碳轉型的重要抓手。

新型儲能發展迅速,已投運裝機超3000萬千瓦。截至2023年底,全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模達3139萬千瓦/6687萬千瓦時,平均儲能時長2.1小時。2023年新增裝機規模約2260萬千瓦/4870萬千瓦時,較2022年底增長超過260%,近10倍于“十三五”末裝機規模。從投資規模來看,“十四五”以來,新增新型儲能裝機直接推動經濟投資超1千億元,帶動産業鍊上下遊進一步拓展,成為大陸經濟發展“新動能”。

多地加快新型儲能發展,11省(區)裝機規模超百萬千瓦。截至2023年底,新型儲能累計裝機規模排名前5的省區分别是山東、内蒙古、新疆、甘肅、湖南,裝機規模均超過200萬千瓦,甯夏、貴州、廣東、湖北、安徽、廣西等6省區裝機規模超過100萬千瓦。分區域看,華北、西北地區新型儲能發展較快,裝機占比超過全國50%,其中西北地區占29%,華北地區占27%。

截至2023年底,新能源配建儲能裝機規模約1236萬千瓦,主要分布在内蒙古、新疆、甘肅等新能源發展較快的省區。二是提高系統安全穩定運作水準,獨立儲能、共享儲能裝機規模達1539萬千瓦,占比呈上升趨勢,主要分布在山東、湖南、甯夏等系統調節需求較大的省區。三是服務使用者靈活高效用能,廣東、浙江等省工商業使用者儲能迅速發展。

锂離子電池仍占據已投運電化學儲能技術應用主導地位,截止2023年底,累計投運的锂離子電池項目總能量48.77GWh,占比95.89%(其中99.9%為磷酸鐵锂),其次為鉛酸/鉛炭電池(2.26%)、液流電池(1.02%),其他電池類型0.83%。

2023年電化學儲能利用情況整體上基本平穩,平均運作系數0.13(日均運作小時3.12h、年均運作小時1139h),平均使用率指數27%;平均等效充放電次數162次,平均出力系數0.54,平均備用系數0.84。

中國鉛電池現狀

2023年中國蓄電池進出口情況

中國蓄電池進出口情況:根據中國海關資料顯示2023年12月中國蓄電池進口數量為0.84億個,同比增長36.6%,進口金額為2.93億美元,同比增長17.5%,2023年12月中國蓄電池出口數量為3.52億個,同比下降1%,出口金額為55.77億美元,同比下降10.6%;2023年1-12月中國蓄電池進口數量為8.34億個,進口金額為26.09億美元,出口數量為42.65億個,出口金額為684.96億美元。

中國鉛酸蓄電池産量及出口情況:2023年中國鉛酸蓄電池産量為24500kVAh,同比增長3.6%;中國鉛酸蓄電池市場規模預計為1750億元,同比增長3.9%。

2023年鉛酸蓄電池出口量有較大提升:據海關資料顯示,2023年11月鉛蓄電池出口量為1954.09萬隻,環比上升7.26%,同比上升15.16%;2023年1-11月出口量累計2.22億隻,同比上升13.14%。

東南亞地區鉛酸蓄電池企業:從出資方來看,中國企業占比約29%,日本企業占比約27%,東南亞本地企業占比約42%,而建設的工廠大多分布在印尼、越南、泰國等地。東南亞地區的鉛酸蓄電池生産以汽車啟動電池為主,機車電池為輔,僅有PBI和日立化學兩家企業從事全系列的鉛蓄電池生産銷售。

儲能鉛炭電池技術探讨

儲能鉛炭電池定義

鉛炭電池:将不對稱電容器和鉛酸電池複合在同一電池體系内,在負極直接加入碳材料,既解決了負極硫酸鹽化,又保持了電池的高能量密度,具有超級電容器高功率、快速充放、長循環壽命的特點。

中國儲能、鉛電池市場回顧 儲能鉛炭電池技術探讨及前景展望 #鉛

鉛炭電池的研發需加快材料和工藝的研發,提高電池的循環壽命、HRPSoC性能、一緻性型等。

儲能鉛炭電池機理

鉛炭電池:将鉛酸電池和超級電容器有效地結合在一起。既保持了電池的高能量密度,又具有超級電容器高功率、快速充放、長循環壽命的特點,同時具有HPSoC性能。不是添加了含碳元素的材料(如石墨、炭黑、普通活性炭等)的鉛酸電池都是鉛炭電池。

儲能鉛炭電池研究方向

研究目标:提高鉛炭電池的能量密度、功率密度、循環壽命和降低成本為目标

研究基礎:儲能鉛炭電池失效機理;恒功率應用模式下充放電政策對鉛炭電池性能的影響;碳材料對性能的影響;負極、正極和電解質的整體比對性;電池内部及電池簇内部電壓、容量、内阻一緻性等。

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儲能鉛炭電池技術研究

材料技術方面:正極耐腐蝕合金研究及應用;負極添加劑研究及應用;石墨烯隔闆研究與應用。

結構技術方面:電池内部直連結構設計;儲能系統串并聯算法及液冷結構設計;熱仿真、應力仿真設計。

制造技術方面:全自動化生産制造技術;數智化制造管理技術。

應用技術方面:電池BMS管理政策技術;電池子產品化管理技術。

運維技術方面:智能遠端運維雲技術;大資料分析和預測技術。

回收技術方面:廢舊電池的更換處理技術、安全運輸技術、回收處理技術和資源再利用技術。

儲能鉛電池研究最新動态

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儲能鉛炭電池展望

新型儲能技術路線

新型儲能主要包括儲電(電化學儲能、機械儲能、電磁儲能)、儲氫、儲熱三大類技術路徑。其中電化學儲能相較于抽水蓄能,具有建設周期短、選址簡單靈活、調節能力強等優勢,與新能源開發消納的比對性更好,優勢明顯。

政策引導儲能鉛炭電池技術發展

2022年初,國家《“十四五”新型儲能發展實施方案》也明确,開展包括鉛炭電池、鈉離子電池、新型锂離子電池、液流電池、壓縮空氣、氫(氨)儲能、熱(冷)儲能等關鍵核心技術、裝備和內建優化設計研究與應用落地,支撐建構新型電力系統,加快推動新型儲能高品質規模化發展。

2023年8月22日,工信部、國家發改委、商務部三部門印發《輕工業穩增長工作方案(2023—2024年)》,方案要求大力發展高安全性锂電池、鉛炭電池、鈉電池等産品,擴大在新能源汽車、儲能、通信等領域應用。

長時儲能助推鉛電池技術更新及應用

大型新能源配儲要求、長時儲能政策、多省份電價政策助推長時儲能發展,鉛電池适合一充一放,具有儲能應用優勢。

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鉛炭儲能削峰填谷+備電将廣泛應用

儲能鉛炭電池采用無機電解質、能量密度相對低、循環再生達99.8%、回收體系已逐漸完善,在目前電化學儲能領域具有安全性高、殘值高、度電成本低等優勢。

工商業使用者側:儲能削峰填谷+備電+虛拟電廠排程;

5G基站:儲能削峰填谷+備電模式+虛拟電廠排程;

電源側、電網側共享儲能:容量租賃+市場化交易(調峰、調頻)。

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