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瑞达电源刘毅:固态铅电池在储能的应用技术方案和案例
日期:2024-03-21   [复制链接]
责任编辑:wangxin_yjm 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
3月10-13日,由工业和信息化部节能与综合利用司指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会(简称“CIES”)在杭州国际博览中心召开。

CIES大会以“共建储能生态链,共创储能新发展”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业, 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会,储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。

3月12日上午,衡阳瑞达电源有限公司副总经理刘毅受邀在新型储能系统集成解决方案专场(下)分享主题报告,报告题目为《固态铅电池在储能的应用技术方案和案例》。以下为报告主要内容:


刘毅:尊敬的各位领导、各位同仁大家上午好!

今天我给大家做一个简要的汇报。固态铅电池在储能上的应用和技术案例。主要分几个方面。

第一,集团的情况介绍。第二,电池的技术介绍。第三,储能技术的应用和案例。

瑞达集团成立于成立于2002年,总部位于深圳市南山区软件产业基地,于2007年在美国纳斯达克上市,是国内为数不多海外上市的新能源电池企业之一。集团年度总营业额110亿人民币,在职员工6500人,集团业务主要涵盖以下四大板块:

第一个新能源产业,新能源是我们的主打板块,主要是无酸固态铅电池。第二块是新型纳米材料,主要和电池配套的材料。第三个是工业控制电源,我们从2005年开始做BMS、EMS、PCS的研发与制造,主要应用于出口海外光伏与储能市场。第四个是我们玻 璃 盖 板,主要为智能手机、平板电脑视窗玻璃的研发与智能制造。

我们集团有6个生产基地,总部在深圳,国内有衡阳瑞达和衡阳瑞启及酒泉瑞启3个生产基地,主要做电池和系统集成。在海外越南胡志明市,建有越南最大的蓄电池生产基地,同时在东莞和贵阳还有2个生产基地,主要做一些玻璃盖板研发和制造。

2002年,瑞达集团在深圳正式成立,正式进军铅酸蓄电池行业,2003年在上海建了上海瑞达第二个工厂,2005年纯固态电池研发成功,主要运用在储能领域的。2007年我们在纳斯达克上市并建设了第三个工厂衡阳瑞达。2010年我们主导建设了上海世博会巴西馆8MWh储能电站,也是国内第一个用户侧MW级储能电站。2013年我们收购了始建于1958年苏联援建的湖南省国有蓄电池厂,该厂主要生产防爆煤机及叉车电池,国内市场占有率70%。2017年我们在越南建了第五个工厂-瑞达电源(越南)有限公司,该工厂目前是越南最大的蓄电池生产基地。2019年成立了衡阳市瑞启新能源有限公司,主要生产锂电池家庭储能系统,2021年在国内新能源应对储能的发展,公司在储能赛道开始扩张产能,在2022年和2023年分别投资建设了衡阳瑞启和酒泉瑞启两个大型的固态铅电池的生产基地。

瑞达集团的研发实力在国内屈指可数,拥有一所国家级实验室,斥资达6000万元,并拥有200余名研发人员,并配备了一百多套先进实验设备,这无疑极大加强了我们在产品技术研发和材料基础研究方面的能力。同时,我们与众多高等院校开展了深度技术合作。在电池领域,我们拥有92项发明专利,174项使用新型专利,38项外观专利,参与制定国内外的行业标准4项。这些成就使我们荣获多项荣誉,包括国家高新技术企业、专精特新小巨人企业、全国绿色设计产品,以及国家绿色工厂等称号。

我们已获得的资质认证也极为广泛,无论是有关质量安全环境的ISO9001、ISO14001和ISO45001认证,还是国际贸易权威的CE认证、UL认证和TCL认证,以及针对通信和储能行业的相关认证,瑞达集团都有相应的资质认证,这也是我们集团实力雄厚的体现。我们的产品和服务已在全球范围内广泛布局,销售网络覆盖超过100个国家和地区,具有出强大的国际竞争力。

以上,是我们公司的基本情况简要的汇报。

接下来,我将简要介绍瑞达集团的核心技术——OPzV无酸固态铅电池。如您所见,该电池具有独特的设计,其极板采用管状结构,电解质是固态电池,并使用了PVC纳米SiO2进行镀膜。这三个独具特点的设计不仅提升了电池的寿命,也解决了储能领域的一大难题——安全问题。

在极板方面,与传统极板板状的样式相比,OPzV无酸固态铅电池采用的管状材料样式在工艺结构上进行了彻底的改进,是使用10MPa压力下压铸成管状极板。同时,我们在管柱外套上了一层pvc套管,这样可以保护管柱的活性物质因泥化而脱落。瑞达独特的管状极板使得电池具有更大的密度、更强的耐腐蚀性、更长的使用寿命以及更低的内阻。

在电解质方面,OPzV无酸固态铅电池使用了全固态纳米二氧化硅技术。对比原来传统的液态电解质,我们国内首创的这种全固态电解质技术,不仅消除了泄露风险,大幅降低了电化学腐蚀,显著提升了电池寿命,而且在电池打开后也不会有其他电解质泄露或安全问题。我们曾在展厅展示过将电池锯开的情景,您可以亲自查看这种凝胶态的固态电解质,即使将这种电解质放在手上,也不会引起腐蚀类的安全问题,是完全无害的。另外,这种电解质即使遇到了明火,也不会起火爆炸,在安全性方面对比传统电解质有了质的飞跃。

此外,我们还设计了一种创新的隔板,它是一种绝缘体,即使遭受明火燃烧,形成高碳泡沬结构,也能保持其的绝缘性,制止内部燃烧。这是我们在固态电池领域的另一项独创技术。

在循环次数的方面,我们研发的OPzV无酸固态铅电池,目前按80%DOD循环次数可以达到3500次,若按照70%的容量计算,则可达5500次,这足以满足目前大部分储能市场的实际应用需求。

在瑞达集团讨论产品的可回收性这一环保维度时,我们面临的是一个相当成熟的产业。正如在会议中所听到的众多专家意见,产品回收环节存在着不少挑战。以铅电池为例,经历了超过百年的发展,特别是在中国进行严格环境治理之后,铅电池的回收产业已经变得非常完善和规范化。回收后的铅酸电池不仅残值高,而且极大地提升了经济效益,我们承诺的回收价格是每瓦时0.3元。这样,环保问题得到了有效解决,同时资源利用效率也得到了提升,消除了资源短缺的隐患。铅电池是一种可以循环使用的产品,这不仅符合可持续发展的理念,也体现了我们对资源的合理利用和环保责任。

在当下,储能系统在众多领域发挥着不可或缺的作用。储能技术的进步可以积极推动可再生能源的发展,提高电网的稳定性和能源管理的效率。从安全、环保,到应急保电和经济的可持续性,储能技术在市场中的应用场景越来越广泛,为我们带来了全方位的好处。

瑞达集团的储能技术方案分为五个规模,分别为15KWh的小度电、40KWh的家庭储能、216KWh和500KWh的工商业储能以及兆瓦(MW)级的大型储能。

1.15KWh的小度电主要应用于海外家庭储能,选用了安全性高、认可度好的铅电池。该方案具有四种充电模式,包括太阳能充电、太阳能优先混合充电等,采用先进的MMT技术,效率可达到99.9%。此外,该方案还具有省电、减少损耗等特点。电池规格为2V300Ah,体积大小类似于冰箱,可以安全地放置在室内。

2.40KWh的家庭储能方案主要应用于别墅区,国内高端用户也会选用这种。该种储能方案一般结合光伏一起使用,能做到弃电弃光、电网稳定等问题。该方案的储能设备体积较小,类似双开门冰箱,便于集成。

3.216KWh的工商业储能方案主要应用于长三角和珠三角地区,可用于小型工商业的低压车接入,放置在室外,方便快捷。

4.500KWh的工商业储能方案,体现了我们在兆瓦(MW)级别能源管理上的标准化。这种标准化的优点在于显著降低了成本。对于大约500度电的消耗量,这一方案非常适合商业综合体和酒店等全年365天不间断运营的场所。这些地方能够充分利用峰谷电价差异获取利润,尤其在经济发达地区。我们曾为大型的商业综合体提供此类解决方案的交流服务,专门针对的是500度电的应用场景。

5.兆瓦(MW)级的大型储能方案既适用于室内环境,也可以采用预制仓库的形式进行部署。其搭建方式与前面提到的集装箱方案类似,但选用的电池型号和具体实施方式会有所不同。我们在深圳推动了两个地方标准的制定,并且其他省份也有类似的地方标准。

我们瑞达OPzV铅电池储能方案已经能够实现在建筑物内使用,这算是一个安全方面的技术突破。虽然许多其他的电化学储能也在尝试,尤其是小度电的储能,但能够在室内、建筑物内乃至楼层中安全使用的解决方案还是相对较少见的。就比如上海的一个项目,建筑楼本身高达40余层,我们将储能系统放置在20多层的楼里,这是在其他的电池很难突破的一个安全难点,因为这么大高密度能量的聚集体一旦发生起火爆炸等事故带来的灾难将是毁灭性的,而我们的OPzV固态铅电池能完美解决这个问题。同时,这种项目的规模可根据实际需求进行调整,既可以做大,也可以做小。

OPzV固态铅电池在安全的管理和环境管理方面要求相对较低。这意味着搭建系统的过程不会过于复杂,相对来说更容易实施。同时,这种较低的要求也为项目的灵活性提供了保障,使得搭建方式更加多样,能够适应不同的场景和需求。

接下来就是一些具体运用案例的介绍。

第一个要介绍的项目是在深圳罗湖区打造的零碳公园示范项目,它成功地展示了光储一体化的卓越技术,其规模有800KWh。这个项目的主要优点在于,通过光伏发电和储能系统的完美结合,实现了公园的零碳排放目标。利用光伏板转化太阳能为电能,并配备储能设备储存多余电能,在公园需要电力的时间放出储存电量,满足了公园不同时段的用电需求。这一技术不仅提高了能源利用效率,还减少了对传统能源的依赖,为可持续发展铺平了道路。该项目还为公众提供了一个了解和体验清洁能源的良好平台,有助于绿色环保理念的传播。

第二个要介绍的项目也属于光储一体化项目,是在湖南衡阳酃湖实施的光储充电桩项目,通过光伏与储能的配套,实现了能源的高效利用,规模大小在1.2MWh。储能系统在该类光伏项目中发挥着重要作用,主要体现在解决弃光弃电问题和削峰填谷两个方面。在白天,储能系统可以将光伏的电储存起来,等到晚上的用电高峰释放储存的电能,满足电车晚上充电的电力需求。而假如晚上是用电低谷、白天是用电高峰的话,储能系统将在晚上进行充电,以便在用电高峰时再释放,实现削峰填谷的效果。这种光储结合的方式,提高了电网的稳定性和可靠性,有助于更好地平衡电力供需关系。

接下来要介绍的案例是江门松下康宝莱8MWh和长沙康宝莱2MWh储能电站项目,这些是用户侧案例。在松下的应用中,这个项目具有非常典型的意义。特别是那些外观类似粉末的地方,对安全的要求极高。为了确保安全,只有我们的电池能够满足在厂区进行摆放且投入使用。在图片上我们可以看到,这个储能电站就挨着厂房放置,极具安全性。这两个项目的主要目的是进行削峰填谷和峰谷套利。通过合理安排蓄电和放电时间,我们可以有效地平衡电力负荷,在低谷时段使用更优惠的电价充电,在高峰时段放电以降低用电成本。

除此之外,瑞达在海外也做了至少上千个类似的项目,目前在电源侧,包括整个用户侧方面是我们的主打方向。

对于未来发展趋势的展望,技术的持续进步和成本的降低将使得多种技术路线的选择对整个行业产生不同的针对性影响。例如,在电池技术领域,新型锂离子电池、纳米技术电池等不断涌现,每种技术都有其独特的优势和适用场景。没有一种产品可以通吃天下,不同的应用场景需要选择合适的技术和产品。例如,在电网侧的储能系统领域,可能较倾向于选择能量密度高、放电速度快的电池;而在智能家居领域或大规模储能系统中,绝对更注重电池的安全性和寿命。

在政策支持和市场需求方面,我们通过从事储能行业的工作,连续参加了两三年的储能展会。在展会上,我们经常听到有同事说今年是储能行业的元年,但大家对于如何准确判断元年并没有十足的把握。虽然储能行业的发展受到了广泛关注,但是真正落地的项目和政策还相对较少。我看到一些地方对政策进行了颠覆性 的改变,这对整个储能和新能源市场的发展产生了重大影响。当然总的来说,新能源的市场的未来发展前景还是很大的,随着政策的变化,储能行业也是有了健康的发展路线。

第三个关键因素是经济效益,储能与其他领域存在明显差异。在光伏和电动汽车刚推出时,国家给予了大力补贴;包括储能电站项目,虽然一些地方也高呼补贴政策,但真正落地实施或能够获得、兑现的补贴却相对较少。但抛开补贴政策,储能领域与其他领域不同的在于,储能的经济效益完全可以通过削峰填谷、峰谷套利来实现,从而将确保单个储能电站的收益为正。不过这一过程对储能来说是一个巨大的考验,也是许多企业在市场推进过程中所面临的难题。举一个例子就是,一家投资方在评估储能项目时,发现经济效益的计算并不乐观。尽管他们对项目的技术可行性和市场前景有信心,但在计算成本和收益时,却遇到了卡点。这使得投资方在决策时变得谨慎,甚至可能放弃一些原本有潜力的项目。

最后一点,储能系统也能大幅度的推动新能源结构转型,以后的发电模式将愈发向新能源发电靠齐。首先,储能技术为可再生能源的集成提供了重要支持。随着可再生能源在能源结构中的比重不断增加,如太阳能、风能等,储能系统可以有效的解决其间歇性、波动性、弃光弃电等问题;其次,储能技术可以灵活的调节且响应用电负荷的能源变化,增强了能源系统的应变能力;通过储能,可以更好地利用可再生能源,减少对化石燃料的依赖,降低碳排放;储能技术为电力系统的智能化、数字化和互动化发展提供了技术支撑,有助于更好地管理和控制电力系统。这些都是储能系统在社会发挥非常大的价值和作用。

我的汇报简要的跟大家报告到这里,谢谢大家!

原标题:瑞达电源刘毅:固态铅电池在储能的应用技术方案和案例
 
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来源:中国储能网
 
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