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有鉴于电储能的技术潜力和广阔市场前景,国际上众多企业都在积极布局,加快相关技术产业化进程,各个细分领域的企业分布不同。
一、锂离子电池
目前,多家锂离子电池公司将储能系统(ESS)作为动力锂电池之外的另一片蓝海并积极布局。目前,国际上积极研发锂离子电池储能系统的公司主要包括:美国的特斯拉公司、A123 Systems 公司(现在已被中国万向集团收购),日本三菱重工公司,韩国三星公司、LG 公司。目前,全球已有约18MW锂离子电池储能系统并网运行,用于工程示范或电网服务。其中,特斯拉公司旗下的BESS项目特别引人注意。
特斯拉从2015年开始,首次推出Powerwall住宅和Powerpack商业规模电池储能系统(BESS)解决方案。特斯拉能量墙(Powerwall)是一种可充电锂离子电池,主要用于家庭存储,通常与住宅太阳能电池板配对,它专为电动汽车充电,自耗,转换电源使用和短期备用电源而设计,每部特斯拉动力墙可提供13.5kWh的可用储能容量。特斯拉超级电池系统(Megapack)每台机组可存储超过 3 MWh 的能源,如果用Megapack搭建一个容量为1000兆瓦时的项目,足以为旧金山的每户家庭供电6个小时。自推出以来,Megapack的装机量呈现持续上升态势,特斯拉在2021年三季报中称,Megapack的最新12个月装机量已经达到3千兆瓦时。特斯拉还宣布,正在为Megapack兴建一个40千兆瓦时产能的制造工厂。
二、钠基电池
钠基电池主要包括高温钠硫电池、Zebra 电池和室温钠离子电池,它们的负极活性物质均为金属钠,更准确地被称为钠电池,钠离子电池通常指有机体系钠离子电池,由于其技术水平提升较快,成为极有前景的储能电池之一。目前全球从事钠离子电池工程化的公司已有 20 家以上。
在钠硫电池领域,日本 NGK 公司是目前世界上最大的也是唯一的钠硫电池生产企业,缺少产业链和规模化效应。自 1983 年开始,NGK 和东京电力公司合作开发钠基电池。1992 年实现第一个钠硫电池示范储能电站至今,自2003年高温钠硫电池首次商业化以来,其已有 20 余年的应用历程,其中包括全球规模最大的 34 MW 风力发电储能应用示范,但2011年9月,日本茨城县的钠硫电池(日本NGK公司制)引发火灾事故,大火连烧两周之久才得以扑灭,自此,钠硫电池的发展也呈断崖式下跌。
Zebra 电池作为一种电化学本征安全的电池体系,在高安全要求的领域具有其独特优势。Zebra 电池的主要研发企业为美国 GE 公司(于 2007 年购买了英国 beta R & D 公司的 ZEBRA 电池技术),2011 年斥资建造了年产能 1GWh 的 Zebra 电池制造工厂,所生产的 Durathon 电池自 2012 年开始实现了商业应用,成功地为 Coal River Energy 公司位于美国西弗吉尼亚州明矾溪的采矿铲车提供了动力支撑,目前 GE 在全球多个国家和地区的电网和电信领域运行了总计 15 MW 以上、30 余个 ZEBRA 电池储能项目。除了GE之外,在2010年,与 GE 拥有同一技术源头的 MESDEA 公司和 FIAMM 成立了新公司 FZ SONICK SA,并推出了 SONICK 商标的 ZEBRA 电池,主要应用在电动车、备用电源等领域,2015 年,FZ SONICK 的 ZEBRA 电池储能解决方案被德国航空和运输领域的跨国公司庞巴迪公司选中,为 Innovia Monorail 300 平台列车项目提供备用电源服务。
在室温钠离子电池领域,目前在该领域有研发布局的有 10 余家企业,包括英国法拉第公司,美国 Natron Energy 公司,法国 TIAMAT 公司,日本岸田、丰田、松下、三菱等公司,不过产业化仍需时日。
三、铅炭电池
铅炭电池(或先进铅酸电池)是传统铅酸电池的升级产品,当前,美国桑迪亚国家实验室、美国 Axion Power 公司、国际先进铅酸电池联合会、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、澳大利亚 Ecoult 公司和日本古河电池公司等机构均开展了铅炭电池的研发工作,并成功将该技术应用在数 MW 的储能系统中,可满足中小规模储能和大规模储能市场的需求。
四、液流电池
液流电池是一类较独特的电化学储能技术。目前,全球范围内钒液流电池生产企业主要包括:日本住友电工公司、大连融科储能技术发展有限公司、美国UniEnergy Technologies等。其中,日本住友电工的技术最具代表性,不过成本较高。2021年1月25日,住友电机与日本NEDO、美国加利福尼亚州合作,在圣地亚哥燃气电力公司的变电站中启动了一个为期4年的钒液流电池测试项目,该系统是目前美国最大的氧化还原液流电池装置之一。截至2022年3月,住友电工向北海道电力交付了容量为5.1万KWh的钒液流电池,该容量位居日本首位;向美国、台湾等海外出口容量合计超过15.9万KWh。
参考文献:
1、钟国彬, 王羽平, 王超,等. 大容量锂离子电池储能系统的热管理技术现状分析[J]. 储能科学与技术, 2018, 7(2):8.
2、李先锋, 张洪章, 郑琼,等. 能源革命中的电化学储能技术[J]. 中国科学院院刊, 2019(4):7.