中國儲能網(wǎng)訊：8月9—10日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會聯(lián)合中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院有限公司、西安北大科技園、中國科學院電工研究所儲能技術(shù)組、深圳市科陸電子科技股份有限公司等單位聯(lián)合主辦“第二屆全國發(fā)電側(cè)儲能技術(shù)與應(yīng)用高層研討會”在陜西西安金磐酒店舉行。來自政府主管部門、能源監(jiān)管部門、行業(yè)專家、設(shè)計院、新能源發(fā)電業(yè)主單位、電力公司、系統(tǒng)集成商、項目承包商、投融資機構(gòu)等單位的260余位嘉賓出席了本次研討會。
主辦方邀請到銀隆新能源股份有限公司電池營銷總經(jīng)理謝墨就“鈦酸鋰電池在微電網(wǎng)優(yōu)化配置中的應(yīng)用”做主題報告，以下為其報告主要內(nèi)容。
謝墨
非常感謝組委會給我這個機會，讓我們探討一下鈦酸鋰電池在微網(wǎng)上的應(yīng)用。本來PPT中放了很多內(nèi)容，但見到今天很多專家比我們要專業(yè)，所以我會跳過很多關(guān)于電力電子安全方面的內(nèi)容（我們不熟悉的領(lǐng)域），直接進入到我們比較了解的領(lǐng)域，謝謝。
電力安全、供電可靠性、改善電能質(zhì)量，大家講的非常仔細，我直接略過。我跳到這個PPT的位置，從電池開始講。鉛酸電池、磷酸鐵鋰和各種鋰電池都列在這里，先講鉛酸，它的優(yōu)缺點比較明顯，其成本和耐用性是非常好的，為什么退出市場？受制于出現(xiàn)了磷酸鐵鋰，磷酸鐵鋰是1997年美國德州發(fā)現(xiàn)的，它的循環(huán)不錯，早上還有一位專家提到過，有幾千次。這里解釋一下：國標要求的循環(huán)壽命是百分之百SOC，國內(nèi)常見水平是3000次而已，有人說做到5000次到8000次是沒有滿充滿放的數(shù)據(jù)。其次，它的安全性能還是不錯的。因為是橄欖石的結(jié)構(gòu)正極，熱失效的溫度比較高。材料環(huán)保和資源豐富是真正有能力挑戰(zhàn)鉛酸的地方，沒有重金屬，它的負極是石墨，正極是鐵、鋰、磷。它的缺陷主要是倍率性能一般，材料的壓實密度低，所需體積大。導(dǎo)電性能差，低溫度性能也一般。
講到這個地方的時候，我要離一下PPT的主題。有兩位專家提到的兩個問題，我發(fā)表一下我自己的看法。其中有一個關(guān)于鋰電池不同電壓下的安全性，我這里補充一點點，電池電壓確實跟它的安全有一定的相關(guān)性，一般情況下滿載荷的電壓要危險一些，因為電池高電壓情況下負極鑲嵌大量的單質(zhì)鋰，所以滿電的鋰電池比虧電的電池要危險。
會議現(xiàn)場
另外一個是安全性的問題，關(guān)于燃燒的問題，燃燒時候鋰離子電池存在不好撲滅的位置，我并不是反對用細水的方式，但鋰電池燃燒是屬于金屬燃燒，鋰離子是堿性金屬，用小水量的水撲滅并不算是非常理想的方式，可能隔絕空氣是非常重要的，降溫也重要，只是這兩者不好同時實現(xiàn)。
這一次主要講鈦酸鋰電池，全世界做鈦酸鋰電池的廠商并不多，為什么在這個會議上談鈦酸鋰電池，根本原因在于磷酸鐵鋰我們這不是頂級專家，雖然我們自己能做，但是有很多廠商做的不錯，而且比較好。鈦酸鋰電池我們自認為稍微多一點，我們才敢上臺講一講。
鈦酸鋰并不是用來替代磷酸鐵鋰和三元，它是負極材料，左側(cè)圖片可以看到其結(jié)構(gòu)是3D結(jié)構(gòu)尖晶石結(jié)構(gòu)，納米級，體積變化率低。于是它有一個特點，滿充甚至過充狀態(tài)下沒有堆積活性鋰，在滿負荷狀態(tài)下最安全的（鋰電）是鈦酸鋰。
在這里講一下鈦酸鋰電池的特點，循環(huán)壽命長，倍率比較高。我們這邊還有一個特點，安全性能非常棒，微網(wǎng)很多時候是在很惡劣環(huán)境下進行工作，不安全，是很麻煩的。
而且鈦酸鋰電池低溫充電非常不錯，注意，是充，不只是放。
高倍率性能，鈦酸鋰電池可以很輕松使用到5C到10C的充電，只要線纜足夠粗，供放電系統(tǒng)功率足夠大，可以在5、6分鐘把一組電池充滿。雖然受限于結(jié)構(gòu)，有些電池系統(tǒng)沒有能達到這么高（5~10C），但是不是電芯的問題，是個系統(tǒng)問題。磷酸鐵鋰效果也可以，做到一C充到2C放，經(jīng)過特殊設(shè)定的磷酸鐵鋰做到3C放。實際應(yīng)用，一般只是1C充放。
微網(wǎng)有一個特點，微網(wǎng)一般是離網(wǎng)，負荷環(huán)境很多樣，有些還挺特殊。比如有一些邊緣的漁村和海島，以及高寒哨所微網(wǎng)供電等等。能量來源模式也很多，有時候使用風力、有時候使用光電、也有用柴油機的。因為其供應(yīng)方式多種多樣，比如使用風電時，充電就不會很穩(wěn)定，往往可能需要電池在瞬間承擔較大的電流。當然這個只是驟然增大的電流，并不是時時刻刻都大。除了充電，還有放電，比如一些特殊的工業(yè)負荷，瞬間幾分鐘把這個電用完。
注意這里，這是一個成熟案例，是3兆瓦的儲能系統(tǒng)，選擇配1兆瓦電池，壽命也比較長，系統(tǒng)壽命在25年。和剛剛幾位同行的配法是不一樣的，同行們大都是1MW配2M、3MWh的電池，LTO是反過來的。
鈦酸鋰電池循環(huán)壽命長，迄今為止，商業(yè)化的二次電池中，沒有比這種鈦酸鋰更長的，我們的電池循環(huán)達到27000次，還有84%的容量。這兩塊電池還在試驗室里面，做了快4年了。有一些專家問，LTO這幾十年壽命是不是真的？我們要強調(diào)，這是電化學壽命。磷酸鐵鋰電池也不錯，做到兩三千次。
為什么微網(wǎng)特別有用處？偏遠山區(qū)，比如西藏和內(nèi)蒙古很偏遠的地方維修不太方便，在關(guān)鍵時候掉鏈子這些事情一旦發(fā)生會引起災(zāi)難性的損失，比如通信中斷和信號缺失，對國家安全都是有影響的。長循環(huán)壽命在交通不便，或是孤島、孤峰這種地方都是比較合適的。
從圖片可以看到，在很偏遠的地方，在沙漠里，島上和很難去人的地方一般用這種LTO會合適一點。風電和光電對它不構(gòu)成很大沖擊，因為電池耐受力還是足夠的。工作溫度的范圍廣，也是有一定意義的，環(huán)境比較特別的地區(qū)用電池越來越多，因為人口分布越來越平均，在饑寒地區(qū)有人類活動越來越多。我們比較保守的看，因為LTO可以在大多數(shù)極地環(huán)境下進行不需要外裝保護的充電，所以暫時這種情況下電池有不容易取代的優(yōu)勢。
安全性能優(yōu)異，前面領(lǐng)導(dǎo)和專家提的特別多的安全問題。鋰離子電池以鋰作為活性物質(zhì)，鋰在正、負極之間進行搖擺的時候，負極側(cè)會還會成為單質(zhì)的狀態(tài)。只要鋰電池帶電，那么一旦鋰電池電化學結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)了氧、二氧化碳、水任意一種氣體?？梢哉f除了氮之外，和所有大氣氣體都能夠發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)熱。所以鋰電池不安全來自于這里。我們又不可能不讓鋰電池帶電，頂多防一下過充，過充是在座各位特別注意的。一般我們用BMS進行管控，過充只是讓負極狀態(tài)變得更加夸張的突出，并不是唯一的不安全因素來源，鋰過多了，但是實際上不刺穿膜，依然是有危險存在的。一般情況下而言，碳基作為負極這種不安全因素是難以避開的，如果用鈦酸鋰電池作為負極，表面不會成單質(zhì)的狀態(tài)，在過高電力下刺穿也沒有什么不安全因素，這是鈦酸鋰電池安全最重要的來源，這是原理上的優(yōu)勢。
電池在高壓電網(wǎng)上更是這樣的，去年山西那件事情影響比較大，大家應(yīng)該也都知道一些。我們在山西有一些自己項目在做，微網(wǎng)經(jīng)常處于比較極端的環(huán)境下，電池在極端環(huán)境下反復(fù)使用后安全性會變得更加糟糕，不受控因素更多。所以安全性能是我們可以推崇的地方。
這個數(shù)字大家看一下，覺得有點自相矛盾，就是這兩個位置，為什么出現(xiàn)3000、8000兩個數(shù)據(jù)？充放電深度百分之百在3000次，充放電80%是8000次。在這樣的情況下，我們算了一下，按照峰谷價差，如果磷酸鐵鋰不跑大幾千次的話，經(jīng)濟賬有點算不過來。鈦酸鋰電池經(jīng)濟賬已經(jīng)算過來了，因為循環(huán)比較長，問題是一次投資比較大，往往比價的時候被排除在外。享有國家補貼，特別是重補貼地區(qū)就比較舒服了。當然，特別軍用這種不在乎一次成本的領(lǐng)域，長期成本來看很低，所以這些領(lǐng)域選擇比較多。
主要內(nèi)容差不多講完了，最后我在這里支持一下一位專家的論點。儲能是否可以使用退役電池？我非常贊同那位專家提的觀點，儲能電池要求，特別是高壓儲能電池要求非常高，并不是傳說中可以隨便找個電池就行。電池難度在哪？在一致性上。電池一致性對串并影響很大，一致性差，串并后電壓就差太多。我們的經(jīng)驗，電壓高，電池就會更難做，電壓低的就會更容易。這是大概的，不是絕對的。一個車載系統(tǒng)往往只有600伏左右，有的只有100多伏，300多伏，大巴車上往往是570多伏，但是在儲能上750、1500V，甚至有一些大幾千伏。這種串并方式不可能是500伏的電池可以滿足的。我今天早上聽到一位專家提到，說的很對，梯次用在非常低壓上，但是不要指望用在正規(guī)電網(wǎng)側(cè)的儲能，這是我個人的觀點，僅供大家參考，謝謝。
