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电动汽车储能技术开始崭露头角

发布日期:2024-07-08 11:01浏览次数:83

 
在全球不断对可持续能源的追求下,电动汽车正在迎来爆发式的增长。而作为电动汽车中最重要部件的动力电池,可以充当移动的储能单元,通过充放电过程与电网进行能量交换,实现电能的储存和释放。这种技术对于提升电网调节能力、促进可再生能源消纳、以及增强电力系统的稳定性和灵活性具有重要意义。这一技术的核心在于利用大量电动汽车的电池作为分布式储能资源,通过车辆到电网(V2G)技术实现电能的动态双向流动,即在电力需求低谷时为电动汽车充电,在高峰时段则允许电动汽车向电网反向送电,以此协助电网进行负荷管理、频率调节、削峰填谷,以及增强对可再生能源的吸纳能力。

电动汽车发展拉动移动储能经济

有数据显示,当前中国不仅是全球电动汽车市场的领跑者,更是未来电动汽车储能的重要市场。有机构预测,到2030年,如果中国将拥有1亿辆电动汽车,平均日储存电量将接近16至25座三峡水电站的发电量,显然电动汽车储能技术将在未来的能源体系中发挥占据重要位置。电动汽车储能实现方式多样,包括顺序充电(V1G)、车网互联(V2G)、电池交换和退役电池的再使用等。其中V2G技术因其在提升电网运行效率、降低建设成本、增进用户经济利益及推动可再生能源整合方面的显著优势而成为未来发展的关键方向。并且目前多国政府认识到电动汽车储能的巨大潜力,纷纷出台政策支持和市场激励措施。例如,中国、欧美等地已推出一系列政策措施,包括补贴、税收优惠、峰谷电价、V2G服务补偿机制等,以促进电动汽车的普及和V2G技术的应用。

全球范围内,多个V2G项目和电动汽车储能试点正在运行或规划中,这些项目旨在验证技术可行性、优化控制策略、评估经济模型,并探索商业模式。通过这些实践,可以积累宝贵经验,为大规模推广奠定基础。国内外已经开展了一些电动汽车储能的示范项目,例如国家电网在宁波北仑建成的智能双向互动V2G充电站,以及丹麦政府启动的Edison电动汽车智能电网项目。而针对普通用户,通过参与V2G项目,可以在非驾驶时间将车辆电池中储存的电能回售给电网,尤其是在电力需求高峰期,这可以帮助用户获得额外的收入。同时,利用峰谷电价差进行有序充电,可以在电费较低的时段充电,节省电费支出。

用户不再是简单的电力消费者,而是可以成为电网服务的提供者,参与电网的调峰填谷、辅助服务等,这种角色的转变增强了用户在能源生态系统中的参与感和影响力。当然,为了实现高效的储能互动,需要更智能、更广泛的充电基础设施支持。这可能会促进充电站和家用充电桩的建设,提升充电的便利性。同时,有序充电和V2G技术的应用要求用户调整充电习惯,增加了充电的灵活性但也可能需要用户适应新的充电计划。

推动电动汽车储能技术 电池是关键

想要真正实现电动汽车储能技术的普及,就需要在动力电池技术上进行迭代升级。包括提高能量密度、延长电池寿命、缩短充电时间,同时降低成本。研发新型电池材料,如固态电池,以提高安全性、能量效率和循环次数,降低对稀有材料的依赖。比如能量密度决定了电池能够储存多少能量,从而影响电池的使用时间和功率。目前,锂离子电池是最常用的储能电池技术,但其能量密度已经达到了瓶颈。因此,研究人员正致力于开发更高能量密度的电池技术,如固态电池、锂硫电池和金属空气电池等。

这些新型电池技术能够在单位重量和体积下储存更多的能量,有望取代传统的锂离子电池成为未来储能电池的主流技术。而固态电池因其更高的安全性和更长的使用寿命而备受关注。相较于传统锂电池,固态电池采用固态电解质替代液态电解质,从而降低了电池的起火爆炸风险。锂硫电池具有高能量密度和原料易得的优点,但需解决循环寿命短和容量衰减快的问题。

其他如金属空气电池利用金属与空气中的氧气反应产生电能,理论上拥有极高的能量密度,但目前仍面临电极催化效率低和电解质稳定性差的技术挑战。不仅需要提升电池技术,同时还要延长电池寿命,尤其使用
V2G后,会对动力电池寿命有明显影响。电池寿命主要受制于循环寿命和容量衰减。循环寿命是指电池循环充放电过程中能够保持额定容量的次数,而容量衰减是指电池容量随时间的降低。延长电池寿命可以减少电池更换的频率和成本,提高电池的可靠性。使用高纯度的活性物质和钝化剂可以减少材料的损耗,从而延长电池寿命。例如,采用高纯度石墨和特定添加剂可以减缓锂离子电池正极材料的降解速度。

开发具有自我修复功能的电池技术也是延长电池寿命的重要方向。这类技术能够在一定程度上修复电池内部的微小损伤,减缓电池性能的衰退。与此同时,还需要降低电池成本。当前,储能电池技术的成本主要集中在原材料和制造工艺上。为降低成本,研究人员正寻找替代资源、改进制造技术和提高生产效率。随着技术进步和规模效应的逐步发挥,储能电池的成本预计将逐渐降低,推动其在能源市场中的应用和普及。例如,近年来锂离子电池的价格已显著下降,未来这一趋势有望持续。

 

电动汽车储能技术展现出广阔的发展前景,它被视为构建更加灵活、可靠、低碳的未来能源系统的关键组成部分。随着技术、市场、政策各方面的持续进步,电动汽车储能有望在未来几年内实现更广泛的商业化应用。