显热(如熔盐、岩石材料、混凝土)(研发/中试阶段) 潜热(如铝合金)(商业化) 热化学热(如沸石、硅胶)(研发) 热化学热(如沸石、硅胶)(研发) 电化学 铅酸电池(商业化) 锂离子电池(商业化) 锌碱性电池(商业化) 液流电池(商业化)
Vecco 公司正在澳大利亚昆士兰州开展钒矿及钒液流电池电解液工厂项目(项目名称:Debella 项目,以下简称“项目”),旨在建立本地生产、本地消费的竞争性供应链,包括开采含钒矿石、提炼五氧化二钒以及生产钒液流电池用钒电解液。作为其中的一部分,该公司于2023年6月开始运营澳大利亚首个商业规模的钒电解液制造设施(生产能力:约35MWh/年)。该公司将于2025年上半年开始对澳大利亚钒矿的开发进行详细的可行性研究(FS),目标是从自有矿山提炼五氧化二钒,并于2026年建设采矿设施,2027年开始运营。未来,计划将业务拓展到海外,不仅将在澳大利亚提炼的五氧化二钒运输到澳大利亚的电解液工厂,还将运输到美国和其他国家的电解液工厂进行电解液生产。
中国占全球钒产能的 60%。中国国家发展改革委员会发布的《关于促进储能技术和产业发展的指导意见》(文件编号 1701)优先考虑在电网规模(100 兆瓦范围内)上使用钒电解液。欧洲和北美可再生能源渗透率的不断提高为液流电池创造了机会。
由于电池对于面向未来的能源转型至关重要,各国政府和行业正在大力投资开发新的能源存储系统。其中的一个重要部分是寻找替代材料来替代锂、镍和钴等目前用于锂离子电池的材料。本报告从安全角度概述了大规模电池存储领域的一些关键发展。结论是,每种新型电池都存在风险。原则上,新一代锂离子电池的风险与目前的锂离子电池相同。热失控的安全问题及其相关的有毒云、电池起火、蒸汽云爆炸或闪火等影响,在所有锂离子亚型中仍然存在。虽然固态电池的引入将降低这些影响的概率和严重程度,但上述影响不会完全消除。由于这些影响的性质相似,系统结构相同,我们预计与目前的锂离子电池相比,其抑制程度只会有有限的改善。钠离子电池的安全风险与锂离子电池相似。科学实验表明,钠离子电池单元也可能发生热失控。但是,由于钠离子电池的能量密度较低,这种热失控的速度和严重程度可能略低于锂离子电池单元。由于钠离子电池系统也由精心包装的电池单元组成,因此在事故期间几乎不可能冷却电池单元,因此可抑制性预计也会受到挫折。在首批锂离子固态电池推出后,钠离子固态电池也将很快推出,从而提高安全性。至于氧化还原液流电池,已发现所有子类型都含有有毒物质作为系统的活性物质。因此,氧化还原液流电池的安全风险主要具有毒性。没有发现这种主要类别电池发生热失控的证据,并且包括液体在内的活性物质不易燃(氢溴电池中的氢气除外)。因此,从某种意义上来说,涉及氧化还原液流电池的事故与有毒液体泄漏或溢出的性质相似。荷兰现行的 IBGS(危险材料事故响应)程序可以为抑制此类事故提供指导。
• 与燃料电池类似,它们直接将化学物质转化为电能,而二次电池可以逆转反应。 • 但它们将化学物质储存在电极内部(液流电池除外) • 几个世纪以来,应用范围非常广泛,规模巨大! • 虽然方便,但对于大规模存储部署来说仍然相对昂贵。 • 在移动应用中也比理想重。 • 必须小心进行热管理,以避免热失控和火灾。
作为澳大利亚主要的电池化学品来源地,西澳大利亚州完全可以利用共置优势来寻求利基电池制造机会。例如,创建定制解决方案以支持该州电网和离网采矿业的电气化。特别是,钒氧化还原液流电池正在成为一种长时存储技术,可以在当地生产以支持国内脱碳。
该项目位于德克萨斯州圣安东尼奥市纳尔逊路 8963 号,涉及设计和安装一套混合系统,该系统将填埋气发电、太阳能和液流电池储存系统整合到已关闭的(1993 年)纳尔逊花园垃圾填埋场中,将总发电量约 5.81 MW 的直流太阳能发电与 13 块钒液流电池整合在一起,总发电量约 1.014 MW,但不超过德克萨斯州能源可靠性委员会 (ERCOT) 和 CPS 能源购电协议 (PPA) 对纳尔逊花园垃圾填埋场的要求,该填埋场在 13.2 kV 互连线上存在 4.236 MW 的垃圾填埋气发电交流电。由于制造商成对销售电池,因此现在将有 7 组 2 块电池,总共 14 块电池,可提供 1.092 MW 的标称容量。只有现场产生的太阳能才能给电池充电。储存的太阳能将通过 13.2 kV 互连出售给 CPS Energy,用于可再生能源的每日时间转换以及频率调制(如有需要)。
和可扩展的储能技术。[5–10] 可充电电池[11–19] 被认为是最有效的储能技术,已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电网规模的储能。尽管锂离子电池在目前的电动汽车和便携式电子设备市场上占据主导地位,[20–24] 但由于成本相对较高、使用寿命有限和安全问题,它们在电网规模储能中的应用才刚刚起步。[25–30] 其他现有的可充电电池如钠硫 (Na-S)、铅酸和氧化还原液流电池已逐渐应用于电网储能,但它们遇到了需要克服的不同障碍,如图 1 所示。例如,Na-S 电池由于在高温 (≈ 350°C) 下工作而存在潜在的严重安全问题。铅酸电池的循环稳定性较差(通常少于 1000 次循环)。氧化还原液流电池的能量密度相对较低,系统成本较高。相比之下,水系充电电池由于制造简单、运行速度快、安全性好,为电网储能提供了一种替代的储能技术。[31–37] 其中,水系锰 (Mn) 电池由于具有成本低等优势,吸引了大量研究和行业关注,[38,39]
在当今电网部署的总存储容量中(不包括抽水蓄能水电 (PSH)),绝大多数都采用锂离子电池,并且不是为了支持 LDES 容量(定义为 10 小时以上的调度)而设计的。作为 10 小时以下系统的主导电化学固定储能解决方案,跟踪锂离子电池指标非常重要,这样才能了解其他具有 LDES 功能的技术(例如压缩空气储能 (CAES)、液流电池和氢气)何时成为经济可行的替代方案。
• 项目将在悉尼新南威尔士大学建立一个国际中心 (CENELEST)。通过合作加强合作伙伴在氧化还原液流电池方面的世界级专业知识。 • 开发其他类型的电池和燃料电池。 • 满足各种电化学储能系统的需求。 • 利用天气预报为采用储能技术的可再生能源系统提供信息。 • 扩大全球基础设施的接入。 • 为行业和研究人员提供中心联络点。