铅碳电池 储能新利器

铅炭电池成为储能新利器

从储能方式来看，抽水储能为目前国内累计装机规模最大的蓄能方式，占比达到了89.3%;其次是电化学储能，装机规模占比为9.2%。熔融盐储热装机规模占比为1.5%;压缩空气储能和飞轮储能装机规模占比都小于0.1%。电化学储能中，锂电池仍为主导储能形式，占总量88.8%，铅蓄电池为第二大分支，占到10.2%。

随着铅炭电池技术在近年日趋成熟，国内储能市场各类型的项目招投标中，铅炭电池已经成为重要参与者之一。

电池技术

承袭铅酸电池成熟技术，负极掺炭提升寿命和能量密度

铅酸电池包含正极板组、负极板组、隔板、电解液、容器等结构组成。正极板活性物质为二氧化铅，负极板主要活性物质为铅。放电过程中正负极板上会形成细小松软的硫酸铅晶体，充电过程中硫酸铅歧化为铅与二氧化铅。

铅酸电池因其性价比、回收率及安全性高、市场规模大等优势，广泛应用于电动车、汽车及能源存储等领域，其在能源市场占比超过其他电化学电池的总和。但铅酸电池仍然存在比能量密度低、循环寿命短等问题。

铅炭电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是在铅酸电池的负极中加入了活性碳，能够显著提高铅酸电池的寿命。

相比于传统的铅酸电池，在“平行机理”效应下，实现了铅离子到铅的转换，从而使电化学反应循环往复，但难溶的硫酸铅会阻断反应的进行，致使反应中止。

碳材料在负极中所起的作用主要是建立导电网格、形成双电容层、抑制难溶硫酸铅晶体的形成、增加活性作用位点等，在减少铅用量的同时延长电池寿命，使电池性能得到综合提升。

根据负极板碳材料的混合方式不同，可将铅碳电池分为外并式铅碳电池、内并式铅碳电池、内混式铅碳电池等。

铅炭电池将铅酸电池和超级电容器两者合一：既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的比能量优势，且拥有较好的充放电性能。而且由于加了石墨烯，阻止了负极硫酸盐化现象，改善了过去电池失效的一个因素，更延长了电池寿命。

铅炭电池材料技术是储能电池领域的主流技术，因其成本低、安全性高等突出优势，大容量铅炭储能电池可广泛用于太阳能、风能、风光互补等各种新能源储能系统，智能电网、微电网系统、无市电、恶劣电网地区的供电储能系统，电力调频及负荷跟踪系统、电力削峰填谷系统以及生活小区储能充电系统等，是主流储能电池之一。

安全性

铅炭更适应高价值设备及人群密集场所储能需求

在新型储能中，电化学储能以效率高、响应快、建设周期短、技术适应性强等优势，近年来发展迅猛，逐渐成为储能电站的主流。

而在电化学储能中，锂离子电池虽然凭借能量密度高，技术成熟的优势占接近90%的比重，但也由于事故多发，用户对电池安全性的考量进一步提升。

锂电池由于使用有机物质作为电解液溶剂，当不正确使用时(热滥用、电滥用和机械滥用)，磷酸铁锂等类型的锂电池会发生不可逆的热失控行为，存在较大的火灾危险性。

在储能电站、变电站等实际运营场景中，往往将成百上千节的电池单体经过串并联后形成电池模组或者电池簇后集中使用。

在该种情况下，一旦其中某节电池发生火灾，其释放的强热、燃烧等行为会造成周围电池温度上升，导致整个电池模组的热失控，甚至造成整个电池系统的火灾、爆炸事故。

相较锂电池而言，铅酸/铅炭电池由于自身结构及反应机理，主要使用稀硫酸水溶液作为电解液，不会发生热失控、自燃爆炸情况。

因此在锂电池使用受限制的特殊环境如人群密集场所或高价值设备机房，其备电、储能项目方面铅炭电池凭借其较高的安全性，适用性更强且带来的安全隐患更少。

经济性

成本优势+地区性峰谷电高价差推动铅炭电池储能站推广

目前储能站盈利模式的其中一类是采取峰谷电价套利模式，即储能站在谷时充电，峰时放电，以此补平电网负荷曲线的同时获取峰谷电价差值的收益。

参考2023年各省电网企业代理购电价格来看，江苏、上海、浙江、福建、广东等省为代表性较强的省份，选取谷时和高峰时段电价进行比较，上海和福建的峰谷电价差值较小，仅为0.56元、0.52元/KWh，而广东则价差较大，达到1.05元/KWh。

从全生命周期来考虑，储能站的度电成本包括前期建设成本、过程中充电成本及维护成本、换电成本以及回收成本四大项。以每个市内小型铅炭储能电站容量50KWh，功率5KW，使用年限为8年进行计算，江苏、广东等省可取得较高的投资回报率。

目前的铅炭电池建造成本在0.35-1元/Wh左右，相较于锂离子电池0.8-2元/Wh的成本而言具有较大的经济性优势。

同时随着铅炭电池的技术不断成熟，电芯成本的不断降低，采用铅炭电池作为电化学储能技术的经济优势预计不断增强。

随着储能市场的日益火爆，到底该如何全面理解储能，储能有哪些主要方式，商业模式如何，有哪些使用场景?

下文对以上问题进行了回答，文章解读了储能的三大商业模式及14个应用案例。

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储能主要方式

储能即是将电能转化为其他形式的能量储存起来。储能的基本方法是先将电力转化为其他形式的能量存放在储能装置中，并在需要时释放;根据能量转化的特点可以将电能转化为动能、势能和化学能等。

储能的目的主要是实现电力在供应端、输送端以及用户端的稳定运行，具体应用场景包括：

应用于电网的削峰填谷、平滑负荷、快速调整电网频率等领域，提高电网运行的稳定性和可靠性;

应用于新能源发电领域降低光伏和风力等发电系统瞬时变化大对电网的冲击，减少“弃光、弃风” 的现象;

应用于新能源汽车充电站，降低新能源汽车大规模瞬时充电对电网的冲击，还可以享受波峰波谷的电价差。

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