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中车新能源:坚定功率型储能不动摇

北极星储能网  来源:北极星储能网  作者:carrie  2020/9/9 13:13:53  我要投稿  

北极星储能网讯:8月26日,中车新能源在第九届“储能国际峰会暨展览会(ESIE2020)”中发布了公司最新研发的3.6V-20000F混合电容产品。中车新能源近年来一直在投入研发高功率、高能量密度的双高储能器件,3.6V-20000F混合电容便是这样一款双高产品。

就在不久前的8月22日,全球首列应用于机场捷运系统、可自动驾驶的储能式有轨电车受到了全社会的广泛关注。该列车便是采用了中车新能源的新款混合电容产品,三组60000F高能量型超级电容,能够存储80度电量,为目前国内容量最大的超级电容单体。车辆进站时,利用乘客上下车时间30秒即可充满电,一次充电可跑5公里,最高时速可达70公里,最大载客量500人。

中车新能源的双高储能器件已经在有轨电车、纯电动公交、电力能源等多个领域实现了商业应用。

交通运输带动超级电容需求

据中车新能源总经理陈胜军介绍,中国是率先将超级电容器用作有轨电车主动力的国家。电力机车制动原来主要使用网电,脱网是最近十年内的事情。电力机车脱网运行可以说是轨道交通领域的革命性变革,有完全脱网、局部脱网、混合动力等多种模式。不论哪种模式来看,其共有特点就是对功率需求比较大。

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中车新能源总经理陈胜军致辞

电力机车脱网运行一开始采用的是蓄电池,但因为随时带电不安全,所以高功率、高安全的超级电容器走进人们的视线。

与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器的特点主要体现在功率密度高,中车新能源的EDLC产品功率密度可达14kW/kg以上;循环寿命长,在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后,超级电容器的特性变化很小;工作温限宽;免维护,超级电容器充放电效率高,可以OV起充,无过充过放的风险,可稳定地反复充放电,在理论上是不需要进行维护的;绿色环保,在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质,且自身寿命较长,因而是一种新型的绿色环保电源。

超级电容器是一种功率性储能器件,随着交通运输领域对续航里程要求的提升,同时对储能器件提出能量密度的需求,因此便有了中车新能源的双高储能器件。

不同于传统的双电层电容器,中车新能源在本次会议中展示的3.6V-20000F混合电容产品正极采用具有高倍率特性的多孔炭/碳纳米管复合磷酸铁锂的“双功能”电极材料,负极采用了石墨/软碳/硬碳超快充复合电极制备关键技术,该技术可保证混合电容器在高倍率(50C)下充放电循环的高稳定性。

陈胜军认为,超级电容发展至今,轨道交通是带动该技术发展的一个主要因素。这也是为什么中车新能源一直在超级电容技术方向深耕的主要原因。

成本是电力能源制约因素

近两年来,储能在电力能源行业的应用成为热门话题,储能技术路线多样,应用领域更是千差万别,其中锂电池技术发展速度最快,锂电池在调频辅助服务的应用也被视为储能最先实现商业化的场景。

锂电池之所以能够在调频领域脱颖而出,除了电动汽车带动锂电池成本下降外,主要还是源于锂电池自身性能,响应速度够快,功率密度较好。

为什么功率密度更优的超级电容没有率先在调频崭露头角呢?陈胜军认为还是在于成本,成本决定应用的规模。超级电容和锂电降本速度相比还存在差距,锂电池上下游布局完善且应用广,超级电容上游主要受限于国外,成本虽有下降但幅度远没有锂电大。

目前来看,储能在发电侧主要有两个应用,一个是为风电、光伏做高可靠后备电源,一个是配合发电机组做辅助服务。在陈胜军看来,超级电容器是非常适合做辅助服务的,尤其是调频服务。就调频而言,对储能技术的要求是高倍率和长寿命,磷酸铁锂电池目前有2C的,也有探讨用1C的,超级电容则可做到4C-5C。

调频需要不断地充放电,这就对循环次数提出高要求,中车新能源新推出的混合电容循环寿命可以做到30000-50000次,锂电池仅有几千次。

正是这种优势被逐渐认识,今年八月,山东费县发电厂启动了针对超级电容的电储能技术辅助火电机组AGC调频可行性研究的招标,虽然只是可行性研究的招标,但也说明超级电容正逐渐走进电力储能视野。

坚定功率型储能器件不动摇

中车新能源已在超级电容领域做了十几年,今后还会继续坚持下去,按照陈胜军的说法,超级电容是一个有生命力的器件,这个技术路线也是一条比较独特的赛道,强调功率,可靠性高,宽工作温度范围,因此有它独特的应用场景。

就储能技术而言,无非是在追求能量、功率、成本、寿命、安全等维度,就像没有一种药能包治百病,也没有一种技术能满足所有要求,追求其中两到三个维度是可以的,所以储能技术一定会多样化发展,多元化发展才能针对不同的应用,从而得到成本的最优化。

拿三元锂电池来说,追求能量便牺牲了功率,但恰恰适合用在电动汽车。超级电容器也是同样道理,就其功率特性来讲,在轨道交通、新能源汽车、飞机舱门应急开启、大功率机械启动等方面有着极好的表现。据了解,未来十年在新能源汽车领域,若5%48V轻混车采用超级电容器,每年将新增5亿美元超级电容需求。超级电容整个市场增长率也很快,2019年中国超级电容产业规模达到120亿元左右,未来10年将以25%-35%增长,预计2025年产业规模达到400亿元以上。

未来,中车新能源作为一家储能器件和储能系统提供商,仍会朝功率型器件发展,主要有超级电容、混合电容、高功率电池、固态电池四条技术路线。在应用上,围绕轨道交通,在大型车载高安全储能系统、轨道交通能量回收和制动、车载综合能源管理系统方面都有研究和布局。

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