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替代能源成败的关键:储能电池技术

   2015-12-09 腾讯科技 3230
核心提示:未来新型储能电池将对能源行业产生举足轻重的影响,全球电池存储市场规模可能在15年内达到4000亿美元。即便是对替代能源一无所知的人,也肯定

未来新型储能电池将对能源行业产生举足轻重的影响,全球电池存储市场规模可能在15年内达到4000亿美元。

即便是对替代能源一无所知的人,也肯定知道一件事情:当太阳下山或风不再刮时,也就没有能量可以收集。正因如此,可再生能源行业未来成败的关键在于,必须依靠能源存储技术实现全天24小时不间断的能源供给。换句话说,我们需要一些巨大而先进的电池。

替代能源存储技术在今年早些时候成为媒体关注的焦点,当时,特斯拉CEO伊隆˙马斯克(Elon Musk)推出了Powerwall——这种设计优雅的家用电池可以与家用太阳能电池板配合使用,将白天产生的太阳能存储起来,以供晚上使用。除此之外,这款产品还可以在电费最低的时段完成储能。这款锂电池与特斯拉电动汽车内使用的电池相似,有10千瓦时周循环(3500美元)和7千瓦时日循环(3000美元)两种型号可选,足以在晚间用电高峰时期为多数家庭提供足够的电力。一代人以前,这种容量的电池组外形可能跟丑陋的车用铅酸电池类似。特斯拉的壁挂式电池没有任何液体,在美观程度上实现了巨大的进步。

值得一提的是,特斯拉正在内华达州建设超级电池工厂,那里甚至有可能成为全世界最大的建筑,里面将有大量的电池。尽管家用电池现在看起来有些昂贵,似乎只是小众产品,但它很有可能广泛普及。原因在于,它也很符合公用事业公司的利益。

公用事业级电池

对于想要拥抱替代能源的公用事业公司来说,电池存储的关键在于平衡电力需求。例如,太阳能在夏威夷取得了成功。然而,白天的太阳能发电量达到峰值,因此家用发电设施会将电流输送回电网,但夏威夷电力公司却没有地方存储这些电力。正因如此,公用事业公司也在寻找高达200兆瓦的存储方案,以便平衡供需矛盾。该公司希望能在2017年部署这样的方案。

Oncor Electric Delivery拥有德克萨斯州最大的电网,他们计划花费超过20亿美元购买5千兆瓦电池,以便减少新建电厂和输电设施的成本。

东京大学工程学院的新型电池技术可以将电池中存储的电量扩大7倍,使得日产LEAF这样的电动车能够实现500英里的单次充电续航。

花旗集团今年1月发布的报告时显示,仍然依靠老式的集中发电设施,而没有积极拥抱灵活储电模式的公用事业公司必将消亡,部分原因在于电池存储成本将从2020年的230美元/千瓦时,降低到几年后的150美元/千瓦时。(这都得感谢特斯拉。)全球电池存储市场规模可能在15年内达到4000亿美元。

新型电池

与此同时,科学家也在努力开发效率更高的新型电池技术。东京大学工程学院的研究人员于2014年7月宣布,他们开发的新型电池比目前的锂电池密度高出7倍:具体而言,密度可达2570瓦时/千克。他们是如何做到的呢?在氧化锂晶体结构中加入钴,便可以在充放电周期中创造氧化物和过氧化物,同时加快充电速度。大概只有化学系的学生才能充分理解这一过程,但关键在于,这似乎的确有用,而7倍的密度提升的确可以带来一场变革(尤其是对受到续航里程限制的电动汽车而言)。

在北卡罗来纳州,Alevo Technologies正在加紧生产一种2千兆瓦的大型电池。它们的尺寸跟集装箱相仿,可以接入到电网中,协助电力企业控制电流。这种GridBank使用了新型电池技术。他们没有使用传统的锂离子,而是采用了LFP(磷酸铁锂)、石墨,以及一种能在电子穿过的过程中减小阻力的无机电解质。这种技术可以降低电池运行过程中的温度,寿命也比锂离子电池更长。目前为止,该公司计划在2016年生产的全部480个GridBank都已经预售一空。

 
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