張北県の風力と太陽光の貯蔵と送電の国立デモンストレーション発電所に足を踏み入れると、緑の草原に白い風力タービンの列とキラリと光る青い太陽光発電パネルを見ることができます。

これは私の国で最大の風力-太陽光貯蔵および送電実証プロジェクトです。 世界初の風力-太陽光発電の貯蔵と送電を組み合わせた発電建設のアイデアと技術ルートを採用しています。 これは、風力、太陽光発電、エネルギー貯蔵装置、スマート送電を統合した包括的な新エネルギー実証プロジェクトです。 。

この発電所は、「予測が難しく、制御が難しく、発送が難しい」風力および太陽資源を「貯蔵」し、それらを高品質で信頼性の高いグリーン電気エネルギーに変換してグリッドに入力し、運用することができます。 「滑らかな変動」と「ピークシェービングと谷の充填」モード間の柔軟な切り替え。 電力網から外部電源が失われた場合、エネルギー貯蔵発電所は、内部の自動起動機能によって電力網の通常の動作を維持できます。

エネルギー貯蔵技術の開発は、新エネルギーの生成を促進し、電力網のセキュリティと安定性を向上させるための重要なコア技術のXNUMXつです。 さまざまな種類の電気化学エネルギー貯蔵技術の中で、チタン酸リチウム電池は、長いサイクル寿命と優れた安全性能の特性を備えており、グリッドエネルギー貯蔵のアプリケーションシナリオに最適です。 ただし、チタン酸リチウム電池の高コストは、大規模なエネルギー貯蔵アプリケーションには役立ちません。

この点で、中国電力研究所は、「エネルギー貯蔵のための低コストチタン酸リチウム電池の開発とシステム統合技術の開発と応用」というプロジェクトチームを共同で形成するために、多くのユニットと団結しました。 長年の研究の後、プロジェクトチームは、元のチタン酸リチウム電池に基づいて、エネルギー貯蔵アプリケーションのニーズを満たすためにチタン酸リチウム電池材料システムと製造プロセスの再構築の原則と技術的ソリューションを提案し、サブミクロンレベルのチタン酸リチウム材料を開発しました。 プロジェクトで開発されたエネルギー貯蔵用チタン酸リチウム電池は、コストを大幅に削減しながら、長寿命という本来の特性を維持しています。 2017年北京科学技術賞では、プロジェクトは二等賞を受賞しました。

新エネルギーの次の出口

エネルギー貯蔵は、新エネルギーの次の出口であると考えられています。 将来の新エネルギー産業の発展を促進するための将来を見据えた技術として、エネルギー貯蔵産業は、新エネルギーグリッド接続、新エネルギー車両、スマートグリッド、マイクログリッド、分散型エネルギーシステム、および家庭用エネルギーにおいて大きな役割を果たします。ストレージシステム。

「エネルギー貯蔵の開発の理由は、太陽光発電と風力発電が断続的で不安定であるためです。 したがって、安定した信頼性の高い電力を提供するには、エネルギー貯蔵システムの協力が必要です。」 中国電力研究所ヤンカイエネルギー貯蔵バッテリーオントロジー研究室の所長は記者団に語った。

大規模なエネルギー貯蔵技術の使用は、再生可能エネルギーの開発を促進し、電力網の安全性と安定性を改善し、電力供給の品質を改善し、電力供給と需要の間の矛盾を効果的に軽減することができます。

大規模なエネルギー貯蔵システムは、電力システムの生成、送電、配電、および使用のすべての側面で実行されます。 そのアプリケーションは、従来の電力システムのパフォーマンスを向上させるだけでなく、電力網の計画、設計、レイアウト、運用、管理、および使用に革命をもたらすことができます。 この意味で、エネルギー貯蔵技術は国の戦略的意義を持った技術の高さであり、エネルギー貯蔵技術の開発は実際には「未来を蓄える」ものです。

リチウムイオン電池の「素敵な花」

エネルギー貯蔵技術は、主に機械的エネルギー貯蔵、電気化学的エネルギー貯蔵、電磁エネルギー貯蔵、および相変化エネルギー貯蔵に分けられることが理解されている。 近年、リチウムイオン電池に代表される電気化学的エネルギー貯蔵技術は、大規模なエネルギースケール、柔軟な場所の選択、高速応答速度の特徴を備えており、電力システムの技術的要件とスマートグリッドの開発動向を満たしています。各国の研究機関から研究の焦点とされています。 最も急速に成長している電力システムのエネルギー貯蔵技術になります。 リチウムイオン電池は一種の「ロッキングチェア電池」です。 正極と負極は、リチウムを複数回デインターカレートできるXNUMXつの化合物または単純な物質で構成されています。 充電すると、正極材料が脱リチウム化され、リチウムイオンが電解液に入り、セパレータに浸透して負極に埋め込まれます。 正極は酸化反応を起こします。 放電中は逆になります。

リチウムイオン電池技術は、電池電極材料の研究により急速に発展してきました。 現在では、コバルト酸リチウム電池から、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウム、その他の共存電池システムへと拡大しています。 負極としてチタン酸リチウムを使用した新しいリチウムイオン電池は、負極としてのグラファイトの固有の制限を打ち破り、従来のリチウムイオン電池よりも大幅に優れた性能を備えており、最も有望なエネルギー貯蔵電池のXNUMXつとなっています。 この目的のために、ヤンカイは記者に目立つことができるチタン酸リチウム電池のXNUMXつの主要な利点を紹介しました：

優れた安全性と安定性。 チタン酸リチウムアノード材料はリチウム挿入電位が高いため、充電プロセス中の金属リチウムの生成と析出が回避されます。 また、平衡電位はほとんどの電解質溶媒の還元電位よりも高いため、電解質と反応せず、固体を形成しません。液体界面の不動態化膜により、多くの副反応の発生が回避され、安全性が大幅に向上します。 。 「エネルギー貯蔵発電所は電気自動車と同じであり、安全性と安定性が最も重要な指標です。」 ヤンカイは言った。

優れた急速充電性能。 充電時間が長すぎることは、電気自動車の開発において克服するのが難しい障害でした。 一般的に、低速充電の純粋な電気バスが使用され、充電時間は少なくとも4時間であり、多くの純粋な電気乗用車の充電時間は8時間にもなります。 チタン酸リチウム電池は約XNUMX分で完全に充電できます。これは従来の電池からの質的な飛躍です。

長いサイクル寿命。 従来のリチウムイオン電池で一般的に使用されているグラファイト材料と比較して、チタン酸リチウム材料は、リチウムの充電および放電の過程でフレームワーク構造内で収縮または膨張することはほとんどありません。 /リチウムイオン挿入時のセル体積ひずみによる電極構造損傷の問題で、非常に優れたサイクル性能を発揮します。 実験データによると、通常のリン酸鉄リチウム電池の平均サイクル寿命は4000〜6000倍ですが、チタン酸リチウム電池のサイクル寿命は25000倍以上に達する可能性があります。

広い耐熱性で優れた性能を発揮します。 一般的に、電気自動車は-10°Cで充電および放電するときに問題が発生します。 チタン酸リチウム電池は、広い耐熱性と耐久性に優れています。 凍った北の国でも、-40°Cから70°Cで通常の充電と放電が可能です。まだ暑い南では、バッテリーの「衝撃」によって車両が作業に影響を与えることはなく、ユーザーの心配はありません。 。

チタン酸リチウム電池がリチウムイオン電池技術の開発においてまばゆいばかりの「驚異」になったのは、まさにこれらの利点に基づいています。