索比光伏网
我要投稿
杨裕生院士：铅炭电池理应成为大规模储能的首选
储能网讯：目前有消息称，美国得克萨斯州El Paso将建设一个大型光伏电站、储能和电网共同支撑的并离网切换项目，用于为一大型数据中心服务器供电。其中计划光伏部分为60万千瓦，储能部分为400万千瓦时，定于2021年-2025年分阶段实施，而储能部分400万千瓦时全部采用南都电源的铅炭电池。在全球电化学储能电站中锂离子电池约占90%，拥有绝对优势，以及特斯拉以其锂离子电池高调介入储能领域的形势下，美国却有人选用铅炭电池，其意义值得分析。
尽管当前全球化学储能电站纷纷采用锂离子电池，但锂离子电池储能电站燃烧爆炸的事件时有发生。出于安全考虑，之前推崇锂离子电池用于大规模储能的人中，部分人开始或怀疑，或举棋不定。而上述得克萨斯州的项目，特立独行地采用被冷落了几年的铅炭电池，看来已将安全性放在第一重要位置。
有必要透过上述项目重新认识铅炭电池在规模储能中的优势。一是安全性高。铅炭电池无易燃物，是确保高安全性的基础。过去的铅酸电池在充电后期的高电压下同时电解水，积累氢气、氧气而发生过爆炸。现在铅炭电池已妥善解决这一隐患。前些年我国已建成铅炭电池储能电站十余座，最大容量达30万千瓦时，此外还出口德国建成5万千瓦/7.5万千瓦时调频电站，多年来这些电站运行正常。二是规模大。上述400万千瓦时的储能电站24小时为数据中心供电时，平均功率为16.7万千瓦。如果调整为供电4小时，功率则是100万千瓦，是典型的抽水蓄能电站规模，这是对“化学蓄电规模做不大”论点的直接挑战。三是用途新。大数据时代的数据中心犹如雨后春笋，且耗电量很大，用光-储联合供电，对这种稳定负荷尤为适合。四是颜色绿。该微网建成后将摆脱对电网的依赖，独立运行。这是实现低碳、绿色能源的重要一步；如能广泛推广，不仅可以减轻电网的负担，而且可以直接为碳达峰碳中和作出很大贡献。五是价格不高。据了解，项目总融资金额为15亿美元，约合人民币100亿元。结合其规模来看是可接受的，且其能量转换效率高于抽水蓄能至少10个百分点，有利于提高经济效率。
在我国储能界，关于何种类型的电池适用于储能，看法不一。其中很多人支持锂离子电池，认为其优点不少，尽管有安全隐患，但难言舍弃，处于进退两难境地。笔者认为，完全可以换一种思路。首先，储能前景非常广阔，能够容纳各类电池路线各显神通，因而要从政策、舆论等各方面为它们创造公平的、开放的应用条件和氛围。其次，要把安全性放在第一重要位置。力推使用安全性高的电池，立马起到节能减排的实效；容许安全性不高的电池进行持续改进，不要急于“带病上阵”；同时鼓励发展安全性高、性能更好的新型储能电池，给予真实的创新条件。最后，要由市场来选择储能技术路线，放手让企业自主发展、决定使用何种电池。
笔者认为，铅炭电池主要是在铅酸电池负极中加入了特种活性炭（或称特种多孔炭，这也是铅炭电池一词中“炭”的来历），解决了硫酸盐化问题（即硫酸铅结晶颗粒长大而失去充放可逆性），使电池寿命延长了若干倍。再加上原有的安全、廉价、易于再生等优点，铅炭电池理应成为目前大规模储能的首选。现在美国出于安全考量重新重用铅炭电池，相信全球包括中国将有更多的企业加入到使用行列，铅炭电池生产也将回归到正常的发展轨道。
但也要看到，我国铅炭电池生产水平参差不齐。不是添加了任何含碳元素的材料(如石墨、炭黑、普通活性炭等)的铅酸电池都是铅炭电池，因为这些材料的比表面、孔分布、电导率、纯度等指标均与抑制硫酸盐化的要求相距甚远，尽管节省了生产成本，但电池的长寿命却难以保证。因此要呼吁铅炭电池生产企业要讲诚信、做真货；储能应用企业也不要贪图便宜买劣质产品。
（作者系中国工程院院士）
