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储能系统迎暴涨期,多种技术比一比

日期:2018-12-07

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  特斯拉(Tesla)执行长ElonMusk发下豪语要在百日内透过设置太阳能与储能系统来解决南澳的用电问题,为储能系统的发展打开新章。特斯拉的储能系统以锂离子电池为主要技术,其他如液流电池、钠硫电池等都是常见的储能形式。本文将进行简单的整理与比较。
  主流技术:锂离子电池绝缘子
  锂离子电池是目前市面上最常见的储能技术,广泛应用于各种个人电子产品、行动装置乃至于电动车之车载电池。特斯拉与日本Panasonic共同在美国内华达州所设置的电池工厂Gigafactory就以生产锂离子电池为主;而这项技术也有LGChem、SamsungSDI、比亚迪等知名公司投入较大规模的研发生产。
  锂电池的优点是能量密度较高,可达200~500Wh/L;缺点是充放电性能相对较弱(例如:较不耐过充、循环使用有一定年限等),且结构与电路组成复杂,成本也比较高,较不利大规模使用。
  不过,ElonMusk宣布将在南澳采用的储能方案即是锂电池,且预计将投资2,500万美金设置100MWh的并网储能系统。加上特斯拉电动车也都采用锂电池,这项技术在领导厂商的带动之下会如何发展仍值得关注。
  其他技术避雷器
  包含锂离子电池在内,目前能见度较高的储能技术皆以电化学储能为主,例如:液流电池、铅炭电池、钠硫电池等等。
  液流电池是目前已见MW级测试的储能技术,透过氧化还原反应来进行储能放能,循环使用寿命可长达20年,且能够100%深度放电而不影响整体蓄电功能。液流电池常见的电解液为钒(全钒液流电池),日本住友、中国大连融科与大连化物、大力电工等都有相关的技术研发。由于其储电量大,且使用年限长,因此被视为大规模结合风、光、微电网的潜力技术。
  铅炭电池由铅酸蓄电池与超级电容结合演变而来,保有超级电容的快速、大量充放电功能,以及铅蓄电池的高能量密度优点。这种技术的循环寿命较长,具低温运作功能,安全性高而成本低,原料容易取得,是锂电池的主要替代技术之一。
  钠硫电池的性质与铅炭电池不同,运行温度高达300~350度,且启动时间长,应用上较受限制。但这种以钠与硫分别作为阴极与阳极的技术,储能的能量密度比铅蓄电池高上三至四倍,体积小且可大电流、高功率充放电,仍然有一定的应用领域。
  储能系统的现在与未来
  储能系统目前主要需求来自电动车,与光伏等再生能源发电搭配的应用相对较少。一方面是因为蓄电池规模化的限制,另一方面则是由于储能系统成本仍然过高。
  电动车用电池对于蓄电池能量密度的要求较严苛,当蓄电量衰退到低于70%时就需汰役更换,而这大约需要五至八年的时间。因此,当电动车用电池开始出现汰役潮,就能改装并与再生能源发电系统结合;如此一来,将能再次带动再生能源系统的需求,进一步推动储能系统市场规模与价格降低。
  根据中国大陆“十三五”计划的相关发展方向,中国大陆2020年的储能市场规模可望超过130GW,相当于当年全国总发电机组1,800GW近8%。而从日本、德国等先进国家的经验来看,储能系统的需求未来几年就会崛起,如今已是可以展开规划布局的时机。
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