清洁绿色能源铅炭电池新储能解决方案

清洁绿色能源铅炭电池新储能解决方案什么是铅炭电池？2Lead-Carbon:AGameChangerforAlternativeEnergyStorage3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4PbC®(AxionPower)UltraBattery®(Furukawa,EastPenn)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,“Enhancingtheperformanceoflead–acidbatterieswithcarbon–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Cyclingbetween80%SoCand40%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Cyclingbetween30%SoCand80%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IEC61427-2:6.2FrequencyRegulation(模拟调频)Maximumchargevoltage2.40VpcMinimumdischargevoltage1.80Vpc南都REX-C铅炭电池实测数据铅炭电池的循环（功率型）12EastPenn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0.65,0003,000C9010.37(0.28*)传统铅酸电池锂离子电池全钒液流电池180015,0000.320,000113,000800C5,000C13,000C8095800.63100.94(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(30~80%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AxionPower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EastPenn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EastPenn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项目国网鹿西岛储能示范项目概况•该项目是“含分布式电源的微电网关键技术研究”国家863课题的两个示范工程之一•建设风力发电、光伏发电、储能三个系统，实现并网和孤网两种运行模式的灵活切换•提升可再生能源利用率、平滑风光功率输出等功能，具备暂态有功出力紧急响应、暂态电压紧急支撑功能地点温州，浙江规模2MW/4MWh时间2014投入使用功能提高可再生能源利用率平滑风光功率输出南都铅炭储能应用案例23项目南网万山海岛新能源微电网示范项目概况国内首个拟商业化新能源微网项目，也目前为止国内最大的海岛离网微网铅酸储能示范项目南都电源独家中标，提供储能系统解决方案，储能技术全部采用公司储能铅炭电池新产品海岛无电地区孤岛运行，解决风能/太阳能等多种新能源接入并网储能系统兼具功率平滑与能量存储功能地点珠海，广东规模2.5MW/8.4MWh时间2014投入使用功能提高可再生能源利用率平滑风光功率输出南都铅炭储能应用案例24项目国家风光储输工程新能源微电网示范项目概况•包括100MW风力发电、50MW太阳能光伏发电、20MW化学储能的一体化工程，是目前世界上规模最大的新能源综合利用平台•公司首个新能源微网总包项目的中标，标志公司储能系统集成技术水平和解决方案的得到市场的认可•该项目预示国家电网对铅酸储能技术路线的重视与探索，也标志着市场对公司国际领先的产品与技术的高度认可地点张北，河北规模1MW/6MWh时间2015投入使用功能•平滑风光功率输出•跟踪计划发电•削峰填谷•调频南都铅炭储能应用案例25项目大丰海水淡化系统智能微电网项目(863计划)概况•本项目以风力发电1×2.5MW为主，储能系统及柴油发电机为辅，为最高日产5000吨淡化海水提供能源，并结合微电网技术构建非并网风电-海水淡化集成系统•南都电源独家中标，储能技术采用铅炭电池，储能容量1.8MWh地点大丰，江苏规模1.5MW/1.8MWh时间2013正式投运功能•新能源接入并网•平滑风机功率输出南都铅炭储能应用案例26项目广成铝业蓄能微网项目(863计划)概况•该项目是863计划“主动配电网的间歇式能源消纳及优化技术研究与应用”，也是目前国内有色金属行业(广成铝业)规模最大的“金太阳”示范工程(5.5MW)•该项目是国内首个“主动配电网的间歇式能源消纳及优化技术研究与应用”研究项目•依托该项目实现微网系统，大电网失电后能利用太阳能继续供电；利用储能系统实现全额电量本地消耗或者错峰选择用电，多余部分补充至大电网地点佛山，广东规模1.5MW/1.5MWh时间2013正式投运功能•新能源并网•功率平滑•削峰填谷南都铅炭储能应用案例27项目国家新能源示范城市吐鲁番屋顶光伏电站暨微电网试点工程概况•该项目为国内第一个新能源示范城市的兆瓦级微电网储能项目，采用公司储能铅炭电池新产品，项目集成了储能电池、直流电源、电池管理系统与热管理系统等全套技术•该项目的中标标志着公司储能系统集成技术已获得市场认可地点吐鲁番，新疆规模1MW/2MWh时间2013正式投运功能•能源集中管理•功率平滑•削峰填谷南都铅炭储能应用案例28项目临安光储一体化企业级微网储能电站概况•国内首创的企业级微网储能电站，实现新能源接入和削峰填谷•模块化可移动储能系统•铅炭/锂电混合储能技术•在储能系统中首次采用蓄电池热管理系统•孤岛/并网运行地点临安，浙江规模0.5MW/2MWh时间2011正式投运功能•功率平滑•削峰填谷南都铅炭储能应用案例29项目甘肃玉门中科恒源光伏储能电站概况•解决西部地区的“弃风弃光”验证现象，当地政策只允许光伏发电量的40%上网，限电量高达到发电量的60%。安装储能电站解决新能源并网难的问题，并可产生弃掉能源的经济性收益•本项目位于甘肃省玉门金塔，该地区（一期）计划建设一套20MW光伏发电电站，设计3MW/12MWh铅炭储能系统，与光伏发电系统协调配合，实现提升可再生能源利用率、移峰可获得电价差为0.9元/kWh地点玉门，甘肃规模1MW/2.16MWh时间2015正式投运功能•平滑光伏功率输出•光伏发电削峰填谷•错峰发电南都铅炭储能应用案例30项目汉能快装电站概况•2014赛季国际汽联电动方程式世锦赛(FIAFormulaEChampionship)首站赛于9月13日在北京奥林匹克公园拉开帷幕。太阳能快装电站采用了汉能领先业界的柔性组件，重量非常轻，只有常规晶硅组件的四分之一左右。•采用南都最新一代的铅炭电池储能系统，配置144KWh容量，在北京的日照条件下，每天可提供70度电力，满足200至400人的基本用电需求。所有设备都安装在一个20尺标准集装箱内，4名操作人员仅需半小时即可安装完毕。地点北京奥林匹克公园规模144kWh时间2014南都铅炭储能应用案例31项目印度国家电网公司储能项目概况•南都首个海外储能项目•标志南都铅炭储能获得包括印度、新加坡等海外客户的认可•500kW铅炭+500kW锂电地点印度规模1MW时间2015正式投运功能•调频•削峰填谷南都铅炭储能应用案例32项目名称规模投资运营模式1江苏中能硅业峰谷储能电站12MWh南都投资运营2江苏苏州辉腾机电峰谷储能电站12MWh南都投资运营3湖北金波集团峰谷储能电站9MWh南都投资运营4江苏苏州东山永创精密峰谷储能电站10MWh南都投资+中恒运营5广东佛山美的电器峰谷储能电站10MW南网+南都投资6河南岷山有色金属集团峰谷储能电站16MW南都+岷山投资7福建南平铝业峰谷储能电站南都投资8江苏宿迁金达峰谷储能电站4MWh南都投资9协鑫集成无锡工业园区储能电站10MWh南都投资10南都酒店峰谷储能电站0.5MWh南都投资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3~6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THANKYOU