储能安全最关键 镍氢电池有望脱颖而出

       伴随着新能源的飞速发展，储能市场飞速升温，但电化学储能的安全警钟却不断敲响。

7月30日，全球最大的储能项目之一，澳大利亚“维多利亚大电池”储能电站发生爆燃事故，重达13吨的特斯拉Megapack锂电池组被完全点燃。而就在数月前，北京一储能项目突发爆炸，导致2名消防员牺牲。据不完全统计，过去3年间，全球范围内的储能项目发生爆炸和火灾事故的共计30余起。

        业内人士表示，特斯拉锂电储能单元的爆燃事件将影响或改变对储能业务的发展，若最终查明是电芯问题引起火灾，有很大可能促使储能厂商加快选择其他技术发展路线，并影响不同电池技术在储能业务上的规模应用。

        7月23日，国家发展改革委和国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》（简称《指导意见》），这也是我国最新的权威储能政策。《指导意见》提出，到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达3000万千瓦（30GW）以上；到2030年，实现新型储能全面市场化发展。2020年底，中国正在运行的新型储能电站规模为3.8GW，此次政策明确到2025年装机量要达到30GW，也就是说未来五年行业复合增速会达到51%。

       储能行业迎来高速发展期，对储能安全的重视度也是与日俱增。特别是在经历过几起严重的起火燃烧乃至爆炸事件后，储能电池的安全等级标准将会强制性提高，进而增加其综合成本。国家能源局近日就提出，在电池一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前，原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。

      《指导意见》也多次强调了储能安全，包括以建立安全技术标准及管理体系，强化消防安全管理，严守安全底线为基本原则；在高安全、低成本、高可靠、长寿命等方面取得长足进步；强化电化学储能安全技术研究等。

       除了安全问题，“锂荒”也在搅动着市场神经。根据瑞银集团预测，电化学储能将逐渐取代抽水蓄能，成为储能的主流技术路线。根据民生证券等机构研报，预计2021-2025年全球储能系统需求超270GWh，其中2025年储能系统需求超100GWh，预计2030年储能系统需求超500GWh。市场判断，随着新能源汽车、电动自行车、电动工具、储能、智能穿戴等多个领域需求超预期，业内普遍预计，锂、钴等稀有资源的新增供给速度将难以赶上需求增速。同时，由于供需失衡，缺乏上游矿产资源布局的资源企业，也将承受更大的成本压力。据悉，当前我国锂矿2/3依赖进口，国内资源开发慢但需求却高速增长，未来三年缺口将持续放大。上游核心资源约束也将持续影响新能源汽车及储能场景的技术路线，长远来看，中国能源产业急需走出多元发展之路。 

      在碳中和大背景下，能源结构转型进入加速阶段，高比例可再生能源必将引发电力系统对储能长期、持续的需求。储能作为稳定清洁能源发电波动，提高系统消纳能力的关键手段，将在政策的推动下与新能源发展系统配套，得到大规模应用。

       8月10日，国家发改委与国家能源局联合发布《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力  增加并网规模的通知》，鼓励发电企业通过自建或购买调峰储能能力的方式，增加可再生能源发电装机并网规模。这也是《指导意见》之后，储能市场行业的又一利好。在安全性、可靠性、长寿命以及技术竞争多元化的要求下，镍氢电池因其独特的储能性能有望得到储能领域的青睐。

       由于应用场景和应用性能不同，储能电池与动力电池、消费类电池存在较大区别。相对而言，储能用电池对能量密度要求相对不是太高，但对安全性、循环寿命更为关注，对成本、价格更为敏感。

       电池技术路线上，在锂电池之外，宁德时代推出了钠离子电池，电芯单体能量密度高达160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；在-20°C低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率，市场反应热烈。

       镍氢电池则早已被证明是一种非常有价值的能量存储技术，在安全性方面领跑，在能量密度上低于锂电池和钠电池。但如前所述，由于储能应用场景相对固定，对重量和体积没有特殊要求，因此电池能量密度不是储能系统的优先考量因素。

        资料显示，镍氢电池的正极活性物质主要由球镍制成，负极活性物质则由储氢合金支撑，属于相对稳定的材料，水系电解液有良好的阻燃性能。电池单体能量密度最高可达140wh/kg；循环寿命可达3000次，浅充浅放状态下循可达10000次以上；在-40°C~60°C环境下保持高倍率充放电。镍氢电池已在混合动力汽车、轨道交通、航空航天等场景广泛实现了量产应用。“TOP新能源”指出，“目前全球的航空运输、井下作业，都要求使用镍氢电池，因为镍氢电池较为稳定，不会自燃爆炸，丰田全球1800万多辆新能源汽车，没有一辆自燃爆炸”。镍氢电池的高安全性已经得到充分验证。

        值得注意的是，丰田的“双极性镍氢电池”已在日本全新一代AQUA混合动力汽车实现商用。与上一代镍氢电池相比，双极性镍氢电池中每个电芯的输出提高了1.5倍，相同空间内容纳的电芯数量是原来的1.4倍多，总输出提高约两倍。“双极性镍氢电池”的出现，表明镍氢电池性能具备大幅提升空间，在储能市场前景广阔。

      据了解，科力远是国内镍氢电池的龙头企业。公司的先进储能材料国家工程研究中心，是我国在先进储能技术及关键储能材料领域唯一的国家级工程中心，其“高安全性、宽温域、长寿命二次电池及关键材料的研发和产业化”项目已经荣获国家科学技术进步奖二等奖。目前，公司的泡沫镍（电池基材）和极板（电池关键零部件）均已面向储能市场客户实现供货，并应用于电信基站储备电源、风力发电储能电池等领域。科力远基于先进电池技术研发的第四代镍氢电池也即将面市，更具“高安全，宽温域，超长寿命”特点，特别适应于大型储能市场，并可实现15C以上大功率使用，95%DOD充放，寿命超一万次。该电池的超长使用寿命，也意味着其全生命周期内的能量密度和成本将不再是一个问题。

        随着储能市场对电池安全的重视程度不断提升，镍氢电池有望凭借出色的“适配性”在储能技术路线的竞争中脱颖而出。