电池是储能的最佳选择吗？

风能系统或太阳能光伏发电等可再生能源持续存在的问题之一是，当阳光明媚或刮风时，它们会供过于求，但当太阳落山或风力下降时，它们可能会导致电力短缺。克服风能和太阳能间歇性的方法是在供过于求以备后用或供不应求时将其储存起来。

各种技术被用于储存可再生能源，其中一种是抽水蓄能。这种形式的储能占全球目前大容量储能的 90% 以上。在能源需求低期间，电力用于将水泵入高海拔的水库。当需求最旺盛时，水通过位于低海拔的涡轮机通过管道输送并转换回电能。抽水蓄能还可用于控制电压水平和保持电网中的电能质量。这是一个久经考验的系统，但它也有缺点。

水电项目规模大、成本高昂，资本成本高昂，并且具有苛刻的地理要求。它们需要位于水源丰富的山区。如果世界要实现净零排放目标，就需要几乎可以位于任何地方且规模庞大的储能系统。IEC 标准确保水电项目的安全性和效率。IEC 技术委员会 4 发布了大量指定水轮机和相关设备的标准。IEC TC 57 发布了智能电网的核心标准。其关键的 IEC 61850 标准之一规定了水力发电的作用，并帮助它在数字化和自动化过程中与电网进行互操作。

锂离子电池正在改进

电池是储能的其他明显解决方案之一。目前，锂离子电池是最受欢迎的选择。世界各地的公用事业公司都使用超大锂电池提高了存储能力，这种巨大的电池组可以存储 100 到 800 兆瓦 （MW） 的能源。总部位于加利福尼亚州的 Moss Landing 的储能设施是世界上最大的储能设施之一，总容量为 750 MW/3000 MWh。

锂电池的价格在过去几年中大幅下降，并且它们已经能够存储越来越多的能量。这些电池取得的许多收益是由汽车行业为电动汽车制造更小、更便宜、更强大的锂电池的竞赛推动的。每个锂离子电池产生的功率约为 3,6 伏 （V）。它高于标准镍镉、镍金属氢化物甚至标准碱性电池，每节电池约为 1,5 V，铅酸电池约为 2 V，在许多电池应用中需要更少的电池。锂离子电池由 IEC TC 21 标准化，该标准发布了关于用于推进电动汽车的二次锂离子电池的 IEC 62660 系列。TC 21 还发布了可再生能源存储系统的标准。第一个 IEC 61427-1 规定了离网应用和光伏组件发电的一般要求和测试方法。

第二个 IEC 61427-2 也是如此，但适用于并网应用，能源输入来自大型风能和太阳能园区。“这些标准侧重于电池性能的正确表征，无论是用于为热带地区的疫苗储存冰箱供电，还是防止全国电网停电。这些标准在很大程度上与化学无关。它们使公用事业规划者或最终客户能够比较苹果与苹果，即使涉及不同的电池化学成分，“TC 21 专家 Herbert Giess 说。

IEC TC 120 专门用于发布电网集成电能存储 （EES） 系统领域的标准，以支持电网要求。EES 系统是一个带有组件的集成系统，这些组件可以是已经标准化的电池。TC 正在制定一项新标准 IEC 62933-5-4，该标准将规定基于锂电池的储能系统的安全测试方法和程序。IECEE（IEC 电工设备和组件合格评定计划体系）是 IEC 管理的四个合格评定体系之一。它运行一个计划，测试电池的安全性、性能组件互操作性、能源效率、电磁兼容性 （EMC） 和有害物质。

对安全和回收的担忧

然而，使用锂电池进行储能的缺点是多方面的，并且有据可查。锂离子电池的性能会随着时间的推移而下降，从而限制其存储能力。一旦电池不再能够实现其存储能力，电池的回收以及所需的锂和钴的采购也提出了问题和担忧。尤其是钴，通常是非正式开采的，包括儿童。最重要的钴生产国之一是刚果民主共和国。IEC全球影响基金（IEC Global Impact Fund）的项目也解决了储能的挑战。回收锂离子是正在考虑的方面之一。

最后，锂离子电池是易燃的，从 2017 年到 2019 年，韩国大量使用锂离子电池储存能量的工厂起火。虽然已经确定了原因，特别是不良的安装实践，但缺乏对锂离子电池相关风险的认识，包括热失控。

IEC TC 120 最近发布了一项新标准，该标准着眼于基于电池的储能系统如何使用回收的电池。IEC 62933-4-4 旨在“审查重复使用电池可能对环境造成的影响，并定义适当的要求”。

新的电池技术

其他电池技术正在出现，包括固态电池或 SSB。据 B2B 咨询公司 IDTechEx 称，这些公司正在成为下一代电池技术竞赛的领跑者。固态电池用固态电解质 （SSE） 取代易燃液体电解质，具有固有的安全优势。SISE 还为使用不同的阴极和负极材料打开了大门，扩大了电池设计的可能性。尽管一些 SSB 基于锂离子化学，但并非所有 SSB 都遵循这条路径。问题在于，真正的 SSB 根本没有流动性，距离市场推出还很遥远，即使它们在未来的某个时候看起来是一个有前途的替代品。

据 IDTechEx 称，采用 SSB 面临挑战，包括高资本支出、可比的运营成本和溢价定价。必须提出明确的价值主张才能获得公众的认可。市场可能会接受 SSB，即使它们包含少量的液体或凝胶聚合物，只要它们提供所需的特性。混合动力半固态电池可以提供一条过渡路线，提供更高的性能。在短期内，含有少量凝胶或液体的混合 SSB 可能会变得更加普遍。

下一代电池的竞争已经开始。虽然这些新电池还没有标准，但预计它们会在市场需要时出现。