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 編者按：儲能電池種類豐富，有鉛酸、鋰離子電池、超級電容、納基電池、液流電池、鈉硫電池等，如何選擇適合的儲能電池就成為了一個值得思考的問題。對于儲能電池的選擇首先要滿足安全第一的前提，儲能安全除了要加強電池管理外，還要考慮到一些被動安全措施；其次要考慮應用場景，針對不同應用場景，儲能電池對其功率密度有不同要求；最后要有新一代技術支撐，才能做到產(chǎn)業(yè)的顛覆性革新。

電池儲能路線的選擇堪稱豐富，至少包括：鉛酸（鉛炭電池）、鋰離子電池（三元、磷酸鐵鋰）、超級電容、納基電池、液流電池、鈉硫電池等。在令人眼花繚亂的電池技術中，儲能用戶和集成商該如何進行選擇呢？應該基于哪些原則設計方案和長期規(guī)劃？日前本刊采訪了包括多位院士級專家在內(nèi)的資深人士，他們給出的解答是，儲能電池一定要堅持安全第一的原則，具體技術路線要和場景結合，下一代電池或許更具顛覆性，值得期待。

安全第一

專家表示，儲能作為一個新興產(chǎn)業(yè)，必須做到先站穩(wěn)，才能談得上走起來，跑步前進。沒有安全前提下冒進或者大干快上，將對行業(yè)帶來無窮傷害。

6月中旬，韓國工信部公布了之前23起儲能電站起火事故調查結果，總結起來有以下幾個原因：電池系統(tǒng)缺陷、應對絕緣檢測的保護系統(tǒng)不夠、儲能電站建設完成后管理和維護不夠、換流器（PCS）和儲能系統(tǒng)（ESS）之間的綜合管理系統(tǒng)不好。

儲能電池系統(tǒng)必須滿足四種應用需求：能量轉移、調峰調頻、平滑出力、跟蹤調度曲線等。如何既加強規(guī)范又不阻礙發(fā)展是一個需要全行業(yè)共同探討的問題。

中國工程院院士顧國彪表示，與物理儲能相比，目前電化學儲能最大的問題是，大容量的電池系統(tǒng)容易出現(xiàn)安全性問題，即使成熟廠家最好的電池，工作的時候如果掌握不好功率平衡，就會引發(fā)安全事故。

分析認為，電池發(fā)生起火的原因來自兩方面：一方面由于電氣線路、逆變器、電池管理系統(tǒng)等設計不合理或出現(xiàn)故障，故障部位局部長時間發(fā)熱、電弧或電火花瞬間放熱，會造成線路短路導致電氣火災；另一方面，隨著電池循環(huán)次數(shù)增多，過充過放、不可逆副反應等原因導致容量衰減、內(nèi)阻增大、內(nèi)短路、異常產(chǎn)氣、析鋰等現(xiàn)象，當局部或整體的溫度急速上升，熱量大量積聚在內(nèi)部時，會導致電池系統(tǒng)出現(xiàn)熱失控。

中國工程院院士楊裕生認為，目前來看，高鎳三元等高能電池不應是發(fā)展重點，全固態(tài)電池能否成功存在不確定性。目前看來，磷酸鐵鋰電池安全性高，壽命長，既不用鎳也不用鈷等金屬，而且現(xiàn)在已經(jīng)掌握了微納結構—碳包覆技術，可以成為主力，但要不斷提高性價比。

在中國電科院首席專家惠東看來，理論上講，磷酸鐵鋰也不是絕對安全，只是相對安全。目前看到的儲能電站的安全事故，往往是在預警缺失或滯后的情況下發(fā)生的，加之現(xiàn)有消防措施并非針對火災配置，最終演變?yōu)閲乐厥鹿省?br />
因此，儲能安全問題除了要加強電池管理外，還要考慮到一些被動安全措施，比如傳感器、消防系統(tǒng)，甚至是在運維層面提前介入，就像光伏電站一樣，儲能系統(tǒng)也要牢記“七分靠設計，三分靠運維”的原則并付諸行動，才能保障系統(tǒng)安全可控。

也有業(yè)內(nèi)人士提出，對于特殊應用場景的儲能系統(tǒng)安全，需要出臺相應規(guī)范和標準，比如對于城市中安裝于地下室的工商業(yè)用戶側儲能系統(tǒng)，必須要對安全問題高度重視，謹慎評估。據(jù)報道，澳大利亞Standards Australia AS5139標準在征求意見中，曾要求鋰離子電池安裝在一個獨立的空間/外殼中、戶用電池儲能系統(tǒng)只能安裝在戶外一個專門區(qū)域。

寧德時代新能源公司儲能事業(yè)部執(zhí)行總裁陶橡認為，儲能還遠遠談不上什么先進性、經(jīng)濟性，現(xiàn)在首先要做到穩(wěn)扎穩(wěn)打，把整個儲能系統(tǒng)的安全平衡性問題，從電芯、電池到BMS（電池管理系統(tǒng)），一直到EMS（能量管理系統(tǒng)）通通做好。

場景定制

電池技術路線該如何選擇？隨著成本下降，電池儲能是否可以替代抽水蓄能？這些同樣是業(yè)界關心的問題。

在顧國彪看來，不能絕對地說哪種儲能方式最好，無論是物理性質的抽水蓄能、飛輪儲能，還是電化學的各種電池，他們各有各的應用場景，科學的方法應該是根據(jù)其特性，部署在適合的地方，更好地發(fā)揮其功能。

中國電建集團華東勘測設計院有限公司副總經(jīng)理時雷鳴認為，電池儲能和抽水蓄能兩者不是相生相克，不是你死我活的關系，可以發(fā)展成相互補充、共同發(fā)展、相互促進的和諧共生關系。原因在于，電池儲能可以在極短的時間內(nèi)（100毫秒）跟蹤電網(wǎng)頻率和負荷的波動，功率爬升速率極快，電能與頻率幾乎完全同步，但是持久性有限。抽水蓄能不足在于空載到滿載的時間要10秒，但可以提供從日調節(jié)到周調節(jié)，為系統(tǒng)的大穩(wěn)定和事故備用提供更加可靠的保障，在后續(xù)補位上面為電網(wǎng)提供的作用不可替代。

從場景來看，電池儲能目前的主要場景包括：電源側的發(fā)電側風光電站，火電廠AGC調頻；電網(wǎng)側的變電站儲能、虛擬電廠、調峰、輔助服務（調頻、調壓、黑啟動、旋轉備用）；用戶側的光儲電站、家庭儲能、備用電源等。

據(jù)專家介紹，從電池類型來看，最為重要的是電池的功率特性和容量特性。因此，根據(jù)不同儲能應用場景對于電池功率容量比值的不同要求，大致將儲能電池分為三種類型：容量型（≤0.5C）、能量型（≈1C）和功率型（≥2C）。比值越大，代表電池的功率密度越高，但容量密度會低一些，單位容量的價格會更高些。

在目前各類儲能電池中，液流電池和鋰漿料電池屬于典型的容量型電池，鋰離子電池中的鈦酸鋰電池以及超級電容器則是一類典型的功率型電池。其它種類的電池，可以通過更改電池材料和工藝，進行某種程度的屬性調整，以適應不同的儲能應用場景。

儲能電池對于能量密度沒有太高的要求，針對不同應用場景，會對其功率密度有一定的要求，比如需具備安全、長壽命、能量轉換效率高，循環(huán)次數(shù)一般要大于3500次。

綜合來看，電力調峰、離網(wǎng)型光伏儲能或用戶側的峰谷價差儲能，一般需要儲能電池連續(xù)充電或連續(xù)放電兩個小時以上，因此適合充放電倍率≤0.5C的容量型電池；對于電力調頻或平滑可再生能源波動的儲能場景，則需要儲能電池在秒級至分鐘級的時間段快速充放電，所以比較適合充放電倍率≥2C的功率型電池；而在一些同時需要承擔調頻和調峰的應用場景，能量型電池會更適合些，當然，這種場景下也可以將功率型與容量型電池配合一起使用。

期待顛覆

產(chǎn)業(yè)的顛覆性革新一定要有新一代技術支撐。恰如因為出現(xiàn)了突破機械尋址方式的新一代存儲芯片，喬布斯才推出了蘋果手機。同是基于材料的創(chuàng)新，芯片業(yè)的摩爾定律卻無法在儲能行業(yè)生效，每年幾個百分點的提升也很難讓公眾提起興致，當用能設備變得越來越輕薄，越來越智能，電池卻還在苦苦煎熬中期待著升級換代的到來。

面對紛繁的儲能技術路線，不少專家表示，雖然目前有很多電池技術路線，現(xiàn)有的這些技術不會是未來的主流路線，將來一定會出現(xiàn)顛覆性的技術。

2018年以來，不少電池專家公開表示，未來動力電池和儲能電池技術路線會分開，儲能專用電芯也將登場。

中國科學院電工研究所儲能技術研究組組長、中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會副秘書長陳永翀表示，現(xiàn)有儲能用鋰電池是由手機電池等微小型電池漸進式發(fā)展而來，除了將電池體積變大以外，還沒有脫離小型電池粘接涂布薄膜電極結構的核心設計思路，這給大型儲能用鋰電池的一致性設計帶來了的難題。此外，基于現(xiàn)有原理的電池使用存在安全隱患，后處理也比較困難。

因此，有必要徹底脫離原有小型電池的設計思路，開發(fā)顛覆性的大型儲能電池結構技術，包括適用于容量型儲能的超厚漿料電極技術和功率型儲能的超高壓結構技術，在此基礎上創(chuàng)新開發(fā)低成本的制造技術、安全延壽的修復技術和綠色環(huán)保的回收技術，以滿足不同儲能應用場景的需求，支撐儲能產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)突破發(fā)展。據(jù)了解，目前日本京瓷公司開發(fā)的漿料電池，可使原材料費用比以往降低約3成，最快將在2020年內(nèi)開始量產(chǎn)，并用于住宅及工廠的儲能系統(tǒng)。

陳永翀預計，下一個十年，電化學儲能技術將會有顛覆性發(fā)展。對于儲能企業(yè)而言，以下幾類值得關注：技術可靠，具有國際化視野的儲能產(chǎn)品或生產(chǎn)裝備出口供應商；技術路線獨樹一幟，在成本方面有明顯競爭優(yōu)勢的儲能產(chǎn)品供應商；掌握核心應用技術，與保險公司合作提供儲能租賃服務的儲能運維服務商；電網(wǎng)公司下屬的儲能系統(tǒng)公司。

未來，電化學儲能技術的目標是“低成本、長壽命、高安全、易回收”，有待技術的顛覆性創(chuàng)新和突破。

原標題：儲能電池該怎么選？