铅炭电池新储能解决方案.pptx

铅炭电池新储能解决方案,2016 全球能源互联网大会 (中国 北京),以清洁和绿色方式满足全球电力需求,什么是铅炭电池？,2,Lead-Carbon: A Game Changer for,Alternative Energy Storage,3,铅炭电池 vs. 铅酸电池铅炭电池,铅酸电池, 在负极引入炭材料 真的如此简单？,三类广义的铅炭电池,4,PbC (Axion Power),UltraBattery(Furukawa, East Penn),L-C,铅炭电池（Lead-Carbon）,5, 炭材料直接添加在负极铅膏中 可有效抑制负极硫酸盐化 HRPSoC循环寿命延长6倍 优异的快充性能 工艺简单，成本低,性能特点,铅炭电池（Lead-Carbon）,6, 2013年通过国家能源局鉴定，填补国内空白，达到国际先进水平,南都REX-C系列铅炭电池,*P. T. Moseley, D. A. J. Rand, K. Peters, “Enhancing the performance of leadacid batteries with carbon Inpursuitofanunderstanding,”J.PowerSources,295,2015:268-274.7,铅炭电池的作用机理 电容缓冲效应,以法拉第反应吸收额外的大电流，防止电流过大对铅负极造成损害，原理同超级电池； 提供更多的可供充放电反应的电极表面Pavlov经典的平行作用机理解释了在铅炭电池负极，电化学反应不仅在铅表面发生，在炭的表面也会发生； 空间位阻效应防止硫酸铅大颗粒的形成，以保证其能够可逆的转化成活性铅。,123,为什么选择铅炭电池？,循环寿命,规模化程度,安全性,效 率,经济性 储能的五项关键指标8,铅炭电池的循环（能量型）,9, Cyclingbetween 80% SoC and 40% SoC (模拟削峰填谷),南都REX-C铅炭电池实测数据,铅炭电池的循环（能量型）,10, Cyclingbetween 30% SoC and 80% SoC (模拟削峰填谷),南都REX-C铅炭电池实测数据,铅炭电池的循环（功率型）,11, IEC 61427-2: 6.2 Frequency Regulation (模拟调频),Maximum charge voltage 1.80 Vpc,南都REX-C铅炭电池实测数据,铅炭电池的循环（功率型）,12,East Penn的Ultrabattery的测试结果, Sandia实验室和Ecoult公司的PSoC测试(模拟调频),铅炭电池的经济性,13,储电成本电池在寿命周期内每储一度电的成本,* 综合体现电池一次购置成本、循环寿命以及能量效率,铅炭电池的经济性,DOD寿命,运行期间放出的总电量,能效/%,电池成本￥/Wh,发电成本￥/kWh,铅炭电池,0.65,000 3,000 C,90,1,0.37 (0.28*),传统铅酸电池锂离子电池全钒液流电池,180015,0000.320,000113,000,800 C5,000 C13,000 C,809580,0.6310,0.94 (0.62*)0.630.96,*此处考虑铅酸电池的可回收性，以传统铅酸电池成本30%可回收计算14,铅炭电池 vs 其他化学储能,循环寿命,安全性,可规模化,经济性,能效,铅炭电池普通铅酸电池锂离子电池钒液流电池钠硫电池, 尽管，目前还没有一种储能技术能够完全满足五项关键指标； 但是，铅炭电池安全可靠性高、储能规模大，综合性价比高。15,铅炭电池目前的技术短板,16,铅炭电池经3300次循环(3080%SoC),的电极电位曲线,尽管电池PSoC循环寿命显著提高，但是最终失效仍然在于负极,负 极,技术突破方向,17, 先进生产制造技术的发展也是铅炭电池应对大规模储能挑战的重要措施。 电池管理与热管理技术也需同步发展，以保障储能系统的可靠运行。,明确炭的作用机理, 炭的作用机理需要进一步明确，只有完全掌握炭在负极的电化学行为以及对电池,性能的贡献，才能有针对性地设计和开发出更高性能的铅炭电池。,开发高性能炭材料与添加剂, 需要开发价格低廉、性能稳定的铅炭电池用炭材料。实现低成本炭材料的批量化生产有助于进一步降低铅炭电池成本，提高析氢过电位和与铅活性物质的兼容性，则可有效防止电池失水，延长电池循环寿命。, 负极其他添加剂，如有机膨胀剂和硫酸钡等与炭材料在充放电过程中的协同作用,也需要进一步明确。,优化电池设计制造与管理,铅炭储能的应用（北美）,18, 该项目总耗资美元5,087,269美元, 其中美国能源局（DOE）资助2,543,746美元 该项目始于2011年, 电网辅助能量存储 调节频率, 管理能源需求,规模：3MW，1-4MWh,铅炭储能的应用（北美）,19,采用Axion Power公司的PbC铅炭电池, 2011年12月项目验收 需求响应、调节频率 直接并入PJM电网, 运行与管理 美国13个州和哥伦比亚特区的,电力系统,铅炭储能的应用（北美）,20, 2011年10月通过PNM,电网验收, 平滑光电出力,*该示范项目表明：铅炭电池可有效平滑光电出力,光伏电压波动,采用East Penn公司的,UltraBattery铅炭电池,输出到电网的平滑电压电池电压波动,铅炭储能的应用,21,采用East Penn公司的UltraBattery，,集成商为Ecoult, 2012年6月项目验收 3MW调频系统, 1MW/1-4h 峰电负荷管理, 太阳能供电，柴油机每天关停数小时，,可减少65%柴油用量,铅炭储能的应用（中国）,22,铅炭微网储能项目超过20个，覆盖10个省市自治区,总装机容量超过100MWh,南都铅炭储能应用案例,23,南都铅炭储能应用案例,24,南都铅炭储能应用案例,25,南都铅炭储能应用案例,26,南都铅炭储能应用案例,27,南都铅炭储能应用案例,28,南都铅炭储能应用案例,29,南都铅炭储能应用案例,30,南都铅炭储能应用案例,31,南都铅炭储能应用案例,32,在建和在谈的削峰填谷项目,33,南都削峰填谷系统解决方案,34,小 结,35, 在负极活性物质中引入炭材料的铅炭电池具有十分突出的PSoC循环寿命。南都REX-C系列铅炭电池在中等倍率较深循环的模式下，其循环寿命可比普通铅酸电池延长36倍，在高倍率浅循环模式下，也表现出良好的循环性能。, 从储能的成本、寿命、规模、效率和安全这五项关键指标来看，铅炭电池,与其他电化学储能技术相比，具有最为理想的综合性能。, 在过去三年里，超过百兆瓦时的铅炭电池储能项目开始建设和投入运营，,未来几年，对于铅炭电池技术的研究仍应聚焦在负极。, 随着铅炭作用机理的深入研究、高性能炭材料的开发、电池设计和制造技,术的进步，铅炭电池将在未来储能领域发挥越来越重要的作用。,谢谢观看,THANK YOU,