内容概述月日,锂电池巨头宁德时代首席科学家吴凯直揭锂电池储能的两大顽疾,引发业内热议。 吴凯作为锂电池龙...
11月9日,锂电池巨头宁德时代首席科学家吴凯直揭锂电池储能的两大顽疾,引发业内热议。
吴凯作为锂电池龙头企业的高层,此番言论无疑更具公信力,因此也受到了更大的关注度,显然,锂电池储能的寿命和安全问题受到的非议正在向纵深处扩大。
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致命弱点,难以解决
吴凯表示,“安全体系是实现储能行业可信可续的基石。根据公开报道,目前全球储能电站有五千多座(不含户用)。统计显示,这些储能电站发生了着火事故七十多起,相当于火灾概率大约在1.52%。”
在吴凯看来,虽然目前和国外相比,中国储能电站的事故率要低一些,但这主要是因为我国很多地方是强制配储,但配而不用,或者使用率非常低,所以安全问题没有充分显现。
“系牢安全带,储能才能真正驶入发展高速路。储能的高质量发展,要稳中求进。稳,就是在安全上,必须严格把关。如果安全体系不成熟的产品投入商用,一旦发生重大事故,将对整个行业和社会带来损害。”吴凯强调。
而锂电池作为可燃物的特性,也决定了其安全问题无法得到彻底解决。在储能电站需求下,这一问题将更加凸显。
国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》更是将三元锂电池、钠硫电池剔除中大型电化学储能电站。意见稿提出,中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池。
在寿命问题上,吴凯表示:“储能作为基础设施,最大的一个特点就是要用10年、20年以上,要在多种复杂环境和应用条件下,能够安全稳定高质量地运行。”
在新型电力系统中,风光电占主导,而它们可能会出现长时间间歇。为避免供电间断,尤其需要储能具有超长寿命作为支持。
从技术原理上来看,锂电池的能量主要靠金属锂来存储,每次充放电时,通过锂离子的反应来实现,但在这个过程中,会有一小部分锂生成固体物质,也就是“析锂”,久而久之锂在变少,储电容量也就下降了。
一般锂离子储能电池,充放电的循环次数在5000次左右,也就是如果每天满充满放一次,可以用14年左右。这对于电动车的动力电池来说足够了,但对于储能电站来说并不够用。
吴凯直言道,现在很多电池企业都承诺说自己能做到20年、25年,循环寿命能到12000次,甚至15000次,客户和第三方如何检测这些指标?依据什么标准?目前都没有,都是靠口头承诺。
根据美国能源部数据,截至2021年底,全球先后部署锂电池调频项目共计169个,总装机规模1.3GW。其中部署的续航30分钟调频项目基本已经退役,退役原因基本归结于实际运行寿命严重不足,过早退化。
吴凯进一步援引国内权威机构的统计数据表示,“前期投运的功率型储能,宣称10年预期寿命,实际运行寿命不足3年就已经大面积退役。投运的能量型储能,承诺寿命20年,目前实际运行仅有3—5年,且年循环次数大部分不到设计值的一半。运行期间,还会出现各种问题,监控面板常常成为红色海洋。”
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两大优点,天生自带
特别是如果应用于长时大规模储能,锂电池的缺陷将进一步放大。要想增加储电的容量,锂电池就必须增加锂的含量。但锂是一种比较“暴躁”的金属,随着含量的提升,安全性风险就越大。
但不少长时储能技术却天然地具有本征安全+长寿命的两大优势,以液流电池为例说明如下。
液流储能科技有限公司总经理郑晓昊曾表示,“目前来看,尽管锂电作为储能技术的应用在成熟度和成本上最优,但随着长时储能需求成为主流,且要求进一步延伸,由于自身安全性挑战、扩展成本高的问题,目前的锂离子电池储能技术难以满足。因此,长时储能市场将被液流等更适合长时储能的路线取代。”
首先,液流电池非常安全,不会起火爆炸也不会有热量的堆积,仅此一点,便是锂电池可望而不可即的。
曾有业内人士开玩笑道:“现在大部分的锂电储能装机成为了摆设并不是开不起来,而是不敢开,因为一旦发生安全事故那可是‘乌纱帽’不保。”
中科院大连化学物理研究所研究员张华民更表示,“本征安全对大规模储能技术尤其重要。”
也正是如此,锂电池储能有着极为严格的操作流程与各项要求,这在一定程度上增加了操作复杂性以及隐形成本。
而液流电池则刚好能克服“安全性不高”痛点,其本征安全,除了密封失效会泄漏外,不会造成失火、爆炸等大的伤害事故,理论上燃爆风险为0,这便是其被看好的重要原因。
此外,液流电池在应用时可以对装备进行堆码,一定程度上可减少占地空间、提高建设灵活性,这也是其本征安全的优势所在。
其次,液流电池储能的循环寿命非常长。
大连融科总经理王晓丽曾公开表示,全钒液流电池充放电循环为2万次以上,寿命可以达到20多余年。纬景储能也透露,其技术团队已经在实验室环境下实现了100万次以上的充放电实验。在储能场景下,液流电池的使用寿命远超20年,这意味着,在全寿命周期内,液流电池存放一度电的单位成本远低于锂电池。
另外,在长时储能技术的大家族中,除了液流电池,更有压缩空气储能、光热熔盐储能等其他多种技术,其同样具有安全+长寿命的显著优点,这在锂电池身上难以企及的优点,对这些长时储能技术而言,又是那么的普通和天然。
显然,世界是两面的,锂电池很好,但它的天然特性决定了其本就不适用于中大型储能电站,电动汽车和小型的分布式储能领域,才是锂电池的应用市场。中大型储能电站,应该是兼具安全和长寿命特性的长时储能技术的天下。
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