Verbreitungsstatus der elektrochemischen Energiespeichertechnologie in China

Was ist Energiespeicherung?

Im Allgemeinen bezieht sich Energiespeicherung, dh Energiespeicherung, auf einen zyklischen Prozess, bei dem eine Energieform in derselben gespeichert oder über ein Medium oder eine Vorrichtung in eine andere Energieform umgewandelt wird und in einer bestimmten Energieform freigesetzt werden muss.

Energiespeicherung ist im engeren Sinne die Speicherung elektrischer Energie. Es bezieht sich auf eine Reihe von Technologien und Maßnahmen, die chemische oder physikalische Methoden verwenden, um die erzeugte Energie zu speichern und bei Bedarf freizusetzen.

Aus der Definition geht hervor, dass sich der verallgemeinerte Energiespeicher auf die Speicherung aller Energie einschließlich Wärmespeicher und Stromspeicher bezieht. Der enge Sinn der Energiespeicherung bezieht sich nur auf die Speicherung elektrischer Energie. Der in diesem Artikel diskutierte "Energiespeicher" wird im engeren Sinne verstanden.

Klassifizierung der Energiespeichertechnologie

Die Speicherenergie wird in physikalische Speicherenergie und chemische Speicherenergie unterteilt. Die technischen Eigenschaften dieser beiden sind wie folgt:

Physikalische Energiespeicherung: Pumpspeicherenergie, Druckluftspeicherenergie, Schwungradspeicherenergie.

Merkmale: Wasser, Luft usw. werden als Energiespeichermedien verwendet, und es treten keine chemischen Veränderungen in Energiespeichermedien auf.

Elektrochemischer Energiespeicher: Bleibatterien, Lithium-Ionen-Batterien, Flüssigkeitsstrombatterien, Nickel-Metall-Wasserstoffbatterien usw.

Merkmale: Chemische Elemente werden als Energiespeichermedien verwendet, und der Lade- und Entladevorgang geht mit chemischen Reaktionen oder Änderungen des Energiespeichermediums einher.

Der Unterschied zwischen physikalischer Energiespeicherung und chemischer Energiespeicherung besteht darin, ob sich das Energiespeichermedium chemisch ändert. Statistiken von Branchenverbänden zeigen, dass von 2000 bis 2016 unter den verschiedenen Arten der Energiespeicherung auf dem chinesischen Energiespeichermarkt die Wasserspeicherkapazität am größten war, das Wachstum jedoch langsam war. Der elektrochemische Energiespeicher von Lithium-Ionen-Batterien ist schnell gewachsen und macht einen zunehmenden Anteil aus, und der Markt für elektrochemische Energiespeicher verfügt über ein großes Wachstumspotenzial.

Markttechnologieverteilung für elektrochemische Energiespeicher

Laut den Statistiken des "Energy Storage Industry Research White Paper 2017", das 2016 von der Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance veröffentlicht wurde, verwenden fast alle in China in Betrieb genommenen elektrochemischen Energiespeicherprojekte Lithium-Ionen-Batterien und Blei-Speicherbatterien . Der Anteil der Zusatzmaschinen beträgt 62% bzw. 37%.

In Bezug auf die Wachstumsrate der neu installierten Kapazität in China gegenüber dem Vorjahr standen Lithium-Ionen-Batterien 2016 mit einer Wachstumsrate von 256% an erster Stelle. Darüber hinaus machten Lithium-Ionen-Batterien den größten Anteil der neu installierten Kapazität im Bereich des Netzanschlusses für erneuerbare Energien aus. Bis zu 70%; Blei-Speicherbatterien machen mit 69% die größte installierte Kapazität in der dezentralen Erzeugung und im Mikronetz aus.

Unter dem Gesichtspunkt der Verbreitung verschiedener Technologien werden Lithium-Ionen-Batterien in allen Regionen vertrieben, von denen der größte Anteil im Nordosten, in Zentralchina, in Südchina, im Nordwesten und im Südwesten liegt. Bleibatterien machen den größten Anteil in Nord- und Ostchina aus; Flüssigkeitsbatterien werden hauptsächlich im Nordosten vertrieben.

Aus globaler Sicht verwenden die neu gestarteten elektrochemischen Energiespeicherprojekte im Jahr 2016 jedoch hauptsächlich Energiespeichertechnologien wie Lithium-Ionen-Batterien, Natrium-Schwefel-Batterien und Bleibatterien. Die neu installierte Kapazität der drei Technologien macht insgesamt alle neuen Projekte aus. Mehr als 99% der installierten Kapazität. Unter dem Gesichtspunkt des Wachstums weist die neue Skala von Natrium- und Schwefelbatterien die schnellste jährliche Wachstumsrate von 2.400% auf. Gefolgt von Bleibatterien betrug die Wachstumsrate gegenüber dem Vorjahr 563%.

Es ist ersichtlich, dass unabhängig davon, ob es sich um den globalen Energiespeichermarkt oder den chinesischen Energiespeichermarkt handelt, die neu installierte Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien an erster Stelle steht, was die derzeitige beherrschende Stellung von Lithium-Ionen-Batterien in der Energiespeichertechnologie widerspiegelt. Natriumschwefelbatterien finden im Ausland viele Anwendungen, in China jedoch weniger. Die kumulierte installierte Kapazität von Bleibatterien auf dem heimischen Energiespeichermarkt liegt bereits hinter Lithium-Ionen-Batterien, was auch den allgemeinen Trend widerspiegelt, dass Lithium-Ionen-Batterien Bleibatterien im Bereich Energiespeicher ersetzen.

Vertrieb der elektrochemischen Energiespeichertechnologie

1. Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien haben eine gute Energiespeicherleistung, eine lange Lebensdauer und hohe Zykluszeiten. Unter normalen Umständen können Lithiumbatterien etwa 3.000 Mal recycelt werden, und Lithiumtitanatbatterien sind bis zu 25.000 Mal hoch. Lithium-Ionen-Batterien haben einen geringen Selbstentladungsverlust und eine hohe Energieumwandlungseffizienz. Im Vergleich zu anderen Batterien haben sie ihre Leistung erheblich verbessert. Durch das oben Gesagte wissen wir, dass die neu installierte Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien weltweit und in China an erster Stelle steht und viele inländische Unternehmen Lithium-Ionen-Batteriespeichertechnologie eingesetzt haben.

Die Shanghai ZTE Energy Technology Co., Ltd. (im Folgenden als ZTE bezeichnet) konzentriert sich auf die Entwicklung und Produktion von Lithiumeisenphosphat-Energiespeichersystemen. Das Lithiumeisenphosphat-Batteriesystem des Unternehmens verfügt über eine flexible Konfiguration und eine hohe Zuverlässigkeit. Angewandt auf Kommunikationsenergiespeichersysteme, Datenräume, Photovoltaik-Energiespeichersysteme, Robotersysteme und Hochspannungs-Gleichstromspeichersysteme sowie andere Anwendungsszenarien.

Das deutsche Relzow 100 MW / 200 MWh Lithiumbatteriespeicherkraftwerk des Shenzhen Advanced Clean Power Technology Research Institute Co., Ltd., das Lions Technology gehört, wird hauptsächlich auf dem deutschen FM-Markt eingesetzt. Alle Kraftwerke verwenden die modulare Energiespeicher-Integrationstechnologie der Löwentechnologie und Lithiumbatterieprodukte mit schneller Reaktion, langer Lebensdauer und anderen Eigenschaften. Gleichzeitig ist das Projekt auch der erste Fall, in dem chinesische Unternehmen in Energiespeicherprojekte in Übersee investieren und sich an Stromversorgungen beteiligen.

Zhongtian Storage Energy Technology Co., Ltd. (im Folgenden als "Zhongtian Storage Energy" bezeichnet) hat sich dem Layout des Lithiumbatterie-Energiespeicherprojekts verschrieben. Im Jahr 2016 erreichte die Kapazität der Zhongtian Storage Lithium Battery 2 GWh, und das Power Storage System erzielte Verkäufe in Übersee. Seit 2017 hat das Unternehmen 3-Megawatt-Energiespeicherprojekte durchgeführt und verfügt über die gesamte Engineering-Auftragskapazität für Energiespeicherprojekte.

Energiespeicherung ist eine der Hauptanwendungen von lithiumtitanat-batterien. Seit Januar 2017 ist die Batteriespeicherstation Shenzhen Baoqing, die die Lithiumtitrat-Technologie von Yinlong New Energy verwendet, seit sechs Jahren sicher und stetig in Betrieb. Die Energiespeicherstation ist die erste Megawatt-Lithiumbatteriespeicherstation in China. Sie ist auch das National 863-Projekt und das wichtigste wissenschaftliche und technologische Projekt der Southern Grid Company - das Demonstrationsprojekt "10 MW Batteriespeicher- und Speichertechnologieforschung und Pilot" . Der erfolgreiche Betrieb von sechs Jahren zeigt, dass chinesische Unternehmen die Schlüsseltechnologie der Speicherung von Megawatt-Batterieenergie studiert, beherrschen und erfolgreich anwenden.

Darüber hinaus haben Zhejiang Nandu Power Co., Ltd. und andere Unternehmen die Energiespeichertechnologie von Lithiumeisenphosphat eingesetzt.

2. Bleibatterie

Die Bleibatterietechnologie ist ausgereift, Batteriematerialien aus einer Vielzahl von Quellen, kostengünstig, ihr Nachteil ist die Anzahl der Zyklen, die kurze Lebensdauer, die Wiederherstellung der Produktion und andere Verbindungen bei unsachgemäßer Behandlung, die leicht zu Umweltverschmutzung führen können. Die Forscher fügten der negativen Elektrode der Bleibatterie Aktivkohle hinzu, um eine Bleibatterie zu bilden. Im Vergleich zu normalen Bleibatterien können Blei-Kohlenstoff-Batterien 90 Minuten lang gefüllt werden, wodurch das Phänomen der Versalzung mit negativem Sulfat verringert, die Batterielebensdauer verlängert und die Leistungsdichte erhöht wird. Die Bleibatterie ist eine Art fortschrittliche Bleibatterie und auch die Hauptrichtung für die Entwicklung der Bleibatterietechnologie.

Die Route der Energiespeichertechnologie in Nandu wird von Bleibatterien dominiert. Es versteht sich, dass das kommerzielle Energiespeicherprojekt der Blei-Kohlenstoff-Batterietechnologie, das von Nandu Power Supply aktiv gefördert wird, erhebliche wirtschaftliche Vorteile hat. Es wird geschätzt, dass unter der Spitzenpreisdifferenz von 0,9 Yuan / kWh der jährliche Betriebsgewinn des Unternehmens pro 1-MW-Speicherkraftwerk etwa 100.000 Yuan beträgt und die interne Rücklaufquote bis zu 11% beträgt.

Nach vielen Jahren des Niederschlags hat Shenyang Power eine ausgereifte Blei-Kohlenstoff-Batterietechnologie entwickelt. Die von ihm hergestellte FCP-Blei-Kohlenstoff-Batterie hat die fortschrittliche Blei-Kohlenstoff-Technologie sowie die Erfahrung in Produktdesign und -herstellung von Furukawa Battery Co., Ltd. in Japan eingeführt und 70% der DOD-Tiefzykluszeiten erreicht. Mehr als 4.200 Mal, Lebensdauer 15 Jahre, Anwendung auf neuen Energiezugang, dezentrale Stromerzeugung, Smart Grid und so weiter.

Die Shuangdeng Group ist ein Anbieter von Energiespeicher-Mikronetzwerklösungen. Gegenwärtig hat es eine Vielzahl von Energiespeicheranwendungen gebildet, wie z. B. das Mikronetz zur Speicherung von Landschaften, das Kraftwerk zur Speicherung von Spitzen, das Stromversorgungssystem für dieselelektrische Hybrid-Basisstationen für Landschaften sowie das Stromversorgungssystem für Grenz- und Küstenverteidigung. Lösungen mit serialisierten, standardisierten, modularen Energiespeichersystemen. Im nationalen Netz Zhangbei Szenerie Speicher- und Übertragungsdemonstrationskraftwerk, ausgestattet mit 12 MWh Bleibatteriespeicherenergie; Im Energiespeichersystem des mittleren und breiten nuklearen Qilian Micro-Net fungiert das 28 MW röhrenförmige kolloidale Blei-Säure-Batteriesystem als Hauptstromquelle und arbeitet mit der Lithiumbatterie zusammen, um einen stabilen Betrieb und ein Energieoptimierungsmanagement des Mikronetzes zu erreichen.

Zu den führenden Batterieherstellern zählen außerdem Tianneng Battery und Shanghai Xiendi. Die Batterieprodukte dieser Unternehmen sind im Bereich der Energiespeicherung weit verbreitet.

3. Natriumschwefelbatterie

Natriumschwefelbatterien sind Batterien mit negativem Natrium (Na), positivem Schwefel (S) und Elektrolyten unter Verwendung feiner Keramik. Die Kernbarriere ist die Feinkeramik. Die Energiedichte von Natriumschwefelbatterien beträgt bis zu 760 Wh / kg, die Umwandlungseffizienz liegt nahe bei 100% und die Anzahl der Batteriezyklen beträgt bis zu 2.500. Der Mangel ist jedoch kostspielig und erreicht etwa 2.000 USD pro kWh. Die Arbeitsumgebung ist anspruchsvoll und 300 ° C können gestartet werden. Bei einem Kurzschlussfehler liegt die Temperatur bei etwa 2000 ° C. Daher gibt es extrem hohe Anforderungen an die Technologie. Es gibt viele Anwendungen von Natrium- und Schwefel-energiespeicherbatterien im Ausland, und in China gibt es keine groß angelegte Werbung.

Im Mai 2015 produzierte Zhoushan Qintang New Energy Technology Co., Ltd. in Shenzhen Natrium- und Schwefelbatterien. Das Feld der Natrium- und Schwefel-energiespeicherbatterien des Unternehmens hat eine Reihe praktischer neuer Erfindungen gewonnen, darunter Einrohr-Natrium- und Schwefelbatterien, die in Festelektrolyten installiert sind. Geräte, Mehrrohr-Natrium- und Schwefelbatterien, die in Festelektrolyten usw. installiert sind.

Am 18. Januar 2017 veranstalteten die Chaowei Group und die General Electric Company aus den USA eine Unterzeichnungszeremonie für das Natrium- und Salzbatterieprojekt in Changxing, Provinz Zhejiang. In Kombination mit den industriellen und technologischen Vorteilen beider Seiten gründeten sie gemeinsam ein Joint Venture, um das Anwendungsfeld der Natrium- und Salzbatterien zu erweitern. Ein wichtiger Schritt auf dem Markt für Strand-Energiespeicher. Beide Seiten werden sich auf die Herstellung, Entwicklung und den Verkauf von Natriumsalzbatterien konzentrieren und ein weltweit wettbewerbsfähiges professionelles Unternehmen aufbauen.

Darüber hinaus untersucht Wuhu Haili Industrial Co., Ltd. seit den frühen 1980er Jahren Natrium-Schwefel-Batterien. Im April 2007 beantragte und erhielt sie ein nationales Erfindungspatent für Hochleistungs-Natriumschwefelbatterien. Ende 2009 gab das National Grid bekannt, Natrium-Schwefel-Batterien entwickelt zu haben, die für Energiespeicher in großem Maßstab verwendet werden können.

4. Flüssigkeitsbatterie

Die Flüssigkeitsstrombatterie nimmt die spezielle Struktur der positiven und negativen Elektrolyte an, was die chemische Reaktionseffizienz verbessert. Die Energieumwandlungseffizienz von Flüssigkeitsstrombatterien kann mehr als 96% erreichen, die Energiedichte kann 92 Wh / kg erreichen, die Anzahl der Zyklen beträgt ungefähr 13.000 und die Lebensdauer beträgt ungefähr 20 Jahre. Aufgrund der geringen technischen Reife, der großen Größe und des niedrigen Preises werden Flüssigstrombatterien in China nicht häufig eingesetzt.

Die Dalian Rongke Energy Storage Technology Development Co., Ltd. (im Folgenden als "Dalian Rongke" bezeichnet) ist das weltweit einzige Unternehmen, das über die gesamte Entwicklungs- und Produktionskapazität der Industriekettentechnologie für All-Vanadium-Flüssigstrombatterien verfügt. In den letzten Jahren hat Dalian Rongke große Durchbrüche in den Kernbereichen und Schlüsseltechnologien von All-Vanadium-Flüssigkeitsstrombatterien erzielt und vollständige unabhängige Rechte an geistigem Eigentum an Elektrolyten, Ionenleitungsmembranen und Doppelelektrodenplatten geschaffen. Die Energiespeicherlösungen des Unternehmens werden hauptsächlich in öffentlichen Einrichtungen, Mikronetzen, neuen Energiezugängen und benutzerseitigen Energiespeichern eingesetzt.

Die Forschung und Entwicklung von All-Vanadium-Flüssigkeitsstrom-Batteriespeichersystemen ist seit vielen Jahren der Schwerpunkt von Elektrikern. Derzeit hat das Unternehmen eine Reihe von Patenten im Bereich Vanadiumbatterien angemeldet und nacheinander eine Reihe von Demonstrationsprojekten für Energiespeichersysteme für Vanadiumbatterien in Indien, Singapur und China durchgeführt.

Nach Ansicht von Battery China Network ist es schwierig zu bestimmen, welche Batterie die beste Energiespeichertechnologie ist, da sich unterschiedliche Energiespeichertechnologien an unterschiedliche Anwendungsszenarien anpassen und verschiedene Technologien in den am besten geeigneten Anwendungsszenarien ihren Maximalwert erreichen müssen. Je nach Anwendungsszenario wird auch das Layout der Energiespeichertechnologie unterschiedlich sein. Da sich der Energiespeichermarkt in China langsam öffnet, werden alle Arten von Energiespeichertechnologien im vollen Marktwettbewerb ihre eigene Marktposition finden.

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