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技术又有新突破,全球储能市场迎数万亿投资机会

作者:中国储能网新闻中心 来源:储能市场 发布时间:2021-11-25 浏览:

中国储能网讯:如何让储能可持续、高效、安全、低成本?世界上很多关于能源储存的研究都在这个问题上苦苦挣扎。

社会对电力的需求正在增加,此外,太阳能、风能、水电等可再生能源占比不断提高,这会给平衡供电网络带来重大挑战。一般情况下,电力是在生产的同时也被消耗,以达到供需平衡,但可再生能源的不稳定性,需要储存电力来平衡,目前存储大量电力的选择有限。在电力需求最高的寒冷时期,这个问题尤其严重,电网的不平衡会导致严重的停电。

在长期储能技术上,瑞典的林雪平大学有机电子实验室Xavier Crispin 教授和他的同事开发了一种安全、廉价和可持续的大规模储能技术。该技术的潜在功率输出足够高,可以维持电力供应中的功率平衡,是新一代的有机电池。

研究结果已发表在科学杂志《先进能源与可持续性研究》(Advanced Energy and Sustainability Research)上。

Xavier Crispin教授是有机热电材料的先驱,此前他的团队还发明了软性“纸电池”而广受关注。

该技术已获得专利,并将由总部位于瑞典北雪平的公司 Ligna Energy AB 商业化,该公司在最近的格拉斯哥COP26会议上被授予气候最佳创业公司。

图说:Xavier Crispin教授(左)和他的研究团队在有机电子实验室。来源:THOR BALKHED

1、用于可持续能源存储的新型电池

以前使用带有碳电极的水性有机电解质开发可持续储能系统的尝试,都遇到一个同样的问题:快速自放电导致无法储存能量超过一天。

Xavier Crispin教授团队的配方设法克服了这个障碍。

文章中呈现的出色结果基于两项突破:一种新型水基电解质,以及由木质素制成的电极,木质素是造纸过程中容易获得的廉价副产品。研究人员已经开发出由高度浓缩的水基聚合物(聚丙烯酸钾)组成的聚电解质,与生物聚合物木质素(作为正电极)和聚酰亚胺负极与导电碳混合。

“我们的研究结果实现了安全且生态可持续的有机能源存储,具有5 kW / kg的高功率密度,其中电极由打印机的木质材料制成。然而,我们必须增加能量密度。我们的有机电池优于普通超级电容器,性能与铅酸电池大致相同,但比锂离子电池性能要差。” Xavier Crispin教授说。“测量自放电的电压降在100小时内小于0.5 V,这是此类累积的世界纪录”。

最重要的是,该解决方案使用低成本原材料:木质素、碳和聚电解质的成本,均不超过每公斤 1 美元。这些是现成的且不可燃的材料,并且该技术可以扩展到大型电池。它是大规模安全储能的可持续解决方案。

图说:这里的电解质以凝胶的形式出现,而黑色底座则是涂在金属集电器上的大面积木质素电极。来源:THOR BALKHED

2、全球储能市场将迎爆发式增长

除了技术在进步,全球储能市场的投资也在迅猛增长。

在彭博新能源财经11月发布的《2021年全球储能市场展望》报告中,对全球2030年前的储能装机容量提供了预测。

图说:全球累计储能装置(单位:GW),来源:彭博新能源财经

EMEA:欧洲、中东和非洲地区

APAC:亚太地区

AMER:北美和拉丁美洲地区

报告认为,支持性的政策、有利可图的补贴和更完善的商业模式,有助于美国储能采用率的提升,而脱碳承诺和雄心勃勃的装机容量目标将提振中国的发展。可再生能源接入电网需求的提升和极端事件频率的增加将令储能成为全球许多电力系统的关键要素。

报告预计,全球储能市场在2030年前将以33%的年均复合速率增长,累计装机容量将在2030年达到358GW/1028GWh,是2020年底17GW/34GWh规模的20倍以上,并将在2021年至2030年间吸引到2620亿美元的投资。

其中,美国和中国是最大的两个市场,在2030年底前将占全球累计装机容量的一半以上(54%)。

在2021年,美国和中国超越韩国成为储能领域两大市场。报告预测,印度快速发展,在2030年将成长为第三大市场。位列十大市场的其他国家地区包括澳大利亚、德国、欧洲其余地区、日本、英国、拉丁美洲和意大利。

2021-2030年各地区累计储能投资占比。来源:彭博新能源财经

最近成立的长期储能委员会委托麦肯锡进行的一项研究报告也提到,到2025年,全球将安装25GW至35GW的长期储能(LDES),总计约500亿美元的投资。

这项由麦肯锡进行的研究发现,实现净零功耗的最低成本途径将是部署长期储能技术——包括液态空气、压缩空气、基于热和重力的系统,以及新的电池化学例如锂离子和氢涡轮机等。

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