铅炭电池，长时储能领域的又一匹“黑马”？

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文 | 能链研究院

盯住锂电池储能不足够安全、时长较短这一点小“瑕疵”的，除了液流电池外，还有铅炭电池。

铅炭电池并不是新鲜事物，如果说铅酸蓄电池，很多人就不会感到陌生了。目前，大街上跑动的两轮电动车、低速电动车等绝大多数装载的是这类电池。特点是成本便宜，相对安全，缺点是续航里程不高，但体积和质量也能接受，适合在移动的带电量不高、需要频繁充电的场景下应用。但致命的问题是循环次数太低，固定型的只有300次，装车的也只有500-800次。

青出于蓝而胜于蓝，作为铅酸电池的升级版，铅炭电池通过在负极材料里增加电容活性炭，算是“逆天改命”，拥有更安全、长时储能的优势，能量密度、功率密度方面得到了优化，让其在储能领域找到了用武之地。

两个多月前并网的江苏长强钢铁液冷用户侧储能电站，采用的就是铅炭电池。该电站项目规模为25.3MW/243.3MWh，由10个储能单元构成，是国内用户侧单体最大的铅炭电池储能项目，储能时长方面甚至超过了4-8小时的全钒液流电池，以预制舱户外布置的形式建设而成，投运后的年放电量高达5720万度电。这也是国内容量最大的采用组串式储能系统的工商业储能电站。

目前，在已经实现商业化、产业化落地的电化学储能技术中，液流电池与铅炭电池已成为继锂电池后两股不可忽视的力量。

长时、安全，铅炭电池的两张王牌

任何新型储能技术的脱颖而出，都有自己的两把刷子。铅炭电池主打的就是安全性、10小时的储能时长和性价比足够高，这三点已经让其有了立足之地。

铅炭电池并没有跟磷酸铁锂、三元锂电池一样，去抢电动汽车的生意，也没有替代磷酸铁锂小时级储能的想法。毕竟未来新型电力系统需要的是不同时长、不同类别、适应不同场景需求的储能技术的最优组合，不同技术路线的储能系统，只要在经济性、安全性上能跑出来，就能拥有一席之地。

铅炭电池是“混血儿”，属于电容型铅酸电池，通过在铅酸电池的负极金属铅中掺入特种活性炭，解决了硫酸盐化问题，避免了硫酸铅结晶颗粒长大而失去充放电的可逆性，有了活性炭，衰减问题就化解了，循环性增强，电池寿命相比铅酸电池可直接提高6倍，在大规模储能领域应用就有了资格。

铅酸电池的电化学反应原理

而且功率密度也提升了3倍，可达300~400W/kg（接近锂电池），充电速度快了8倍。这与铅炭电池兼具铅酸电池和超级电容器两种技术有关，既有电容瞬间大容量放电的特性，又具备能量优势，可快速充放电。铅炭电池的能量密度可以提升到40~60Wh/kg，高于当下的液流电池，更不需要“携带”两个大储罐，这意味着体积和占地面积更小一些。而且铅炭电池储能柜的密度要求更低，1m就符合要求（锂电池需要3m），可以更密集的方式堆叠，一定程度上弥补了能量密度较低的劣势。

更关键的一点是，铅炭电池的性价比很高，成本远低于锂电池储能的1.5元/Wh的一次性初始投资，仅为0.8-1元/Wh。当然，如果与同为长时储能的钒液流电池比较，两者均刚刚跨过商业化的临界线，且电解液等都有较高的回收率和成熟的回收工艺、技术，铅炭电池的寿命只有5-8年左右，但好在成本低，单体电池容量更大，BMS成本低一些，后者的液流电池则可妥妥使用20年，但单瓦时的投建价格高。对比会发现，鱼与熊掌很难兼得，但液流电池的成本高和体积大的缺点，其实并非硬伤，后期可以逐步改进。

安全性是铅炭电池的另一张王牌，由于没有易燃物，温升过程时间较长，同时与液流电池一样，使用的是水性电解液（稀硫酸水溶液），不用担心热失控和燃料、爆炸问题。

玩家众多，铅炭电池频频落地项目

相比液流电池的姗姗来迟，铅炭电池落地项目的时间更早。只不过，过去是零散项目稀稀落落，但自去年下半年以来，铅炭电池储能项目扩产、中标、投运的消息不断，行业关注度也得到了大幅提高。

从产业链角度看，铅炭电池由于取自铅酸电池，因此参与者多为铅蓄电池领域的老牌选手，如天能股份、超微集团、圣阳股份、南都电源、双登集团，采取的技术路线较为类似。他们在铅炭领域积淀多年，比如双登集团2009年就开始在电池材料、合金配制方面研究，还推出了1.2MWh的集装箱方案，南都电源电池的循环性能已达到6000次以上，并已应用在国内多个储能示范项目中，包括临安2MWh、浙江鹿西岛4MWh微网储能、珠海万山海岛6MWh等。

天能股份也是重要的一位参与者，其铅炭电池可以进行大规模、高比例长时段储能。早在2020年，天能就参建了10千伏雉城铅炭电池储能电站，这是当时浙江省首批4个在建电网侧储能项目。2022年12月，天能股份与太湖能谷签署采购合作协议，未来三年内将采购不低于30GWh的铅炭电池电芯。而且在天能股份已投入和运营的30多个储能项目中，有超过20个以上为铅炭电池。

除铅蓄电池领域的巨头们浸淫多年外，昆工科技算是跨界者，其在2021年11月就成立新能源子公司，将独有的铝基铅合金板栅制备技术，用于大容量长时铅炭储能电池领域。今年7月25日，昆工科技年产2000万KVAh新型铅炭储能电池项目开工，总投资24亿元。

从去年开始，铅炭储能项目的投建开始加速。2022年5月，国家电投旗下吉电能谷在吉林白城投资的年产20吉瓦铅炭电池产线开工建设；同年9月，昆工科技发布公告，将在云南曲靖投资建设年产10吉瓦的铅炭电池项目；今年三月，国家电投煤山用户侧共享储能项目一期工程EPC总承包公开招标，建设规模达5.04MW/48.66MWh，选择的也是铅碳电池技术路线；2023年4月，投资100亿元的内蒙古察右中旗与太湖能谷签约铅炭储能电站项目，装机高达10GWh。

大容量、长时是已投运铅炭储能项目的两大特征。目前，单体装机规模超过100MW的铅炭储能电站很普遍，甚至有超过1GW装机的项目。

并驾齐驱，铅炭电池与液流电池共舞

今年上半年，国内新型储能投运装机量大爆发，半年增长了过去10年的总和，总装机功率接近20GW，预计今年有望新增16GW。其中，铅炭电池的增量仅次于液流电池。目前，铅炭电池储能装机容量占全部电化学储能装机的10%左右，如果按功率计算，则有不到3%的市占率，与液流电池的份额不相上下。

无论是液流电池还是铅炭电池，都在顶层及各地方省市相关储能支持政策中有“露面”，与支持和鼓励新型储能多技术路线发展的导向保持了一致性。

今年8月22日，工信部、国家发改委、商务部三部门印发《轻工业稳增长工作方案（2023—2024年）》，方案要求大力发展高安全性锂电池、铅炭电池、钠电池等产品，扩大在新能源汽车、储能、通信等领域应用，铅炭电池赫然在列。

2022年初，国家《“十四五”新型储能发展实施方案》也明确，开展包括铅炭电池、钠离子电池、新型锂离子电池、液流电池、压缩空气、氢（氨）储能、热（冷）储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究与应用落地，支撑构建新型电力系统，加快推动新型储能高质量规模化发展。

中国科学院大连化学物理研究所张华民认为，凭借充电接受能力强、安全可靠、制造成本低等优势，在可再生能源广泛利用和储能市场规模不断扩大的背景下，铅炭电池将成为继锂离子电池、液流电池之后，储能电池的又一发展方向。

不仅仅能满足长时储能需求，高安全性是铅炭电池、液流电池在某些场景下替代锂电池储能的重要考量因素。出于安全考虑，铅炭电池可以在人员密集区、危化场所、建筑地下空间、数据中心、电力设施等对安全性要求极高的场景下配置。这时，锂电池可能会受到限制。

未来，新型储能领域将是百花齐放的格局，有满足长时储能需求的，有强调功率响应能力的，也有主打安全等特殊场景。锂电池、压缩空气、液流电池、铅炭电池处于已经实现商业应用的第一梯队，后续装机量的快速增长不成问题。但最终谁能拿到最大的市场份额，就要看能量密度、安全性、温度适应性、经济性、循环次数等方面的持续进化能力了。