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石墨烯技术及储能应用概述


P H
系统单价
1400元/kW.h,目前MW.h级铅酸电池储能电站系统 成本约1.4元/W.h,其中铅酸电池成本约0.75元/W.h。
放电深度
80%,此时寿命约6000次,铅酸电池循环寿命与放电 深度相关,放电深度越高,循环寿命越短。
T
静态投资回报周期
T=P/(I*365*H),此计算方式不考虑利率和系统运 维成本,并且此计算方式下,需要与电池产家签订电池 更换协议。
砥砺奋进 ● 坚如磐石
市场
储能系统投资回报概算(售电侧)
I
系统最大收益
1.1954元/kW.h,系统每天调峰2次,单位容量最大收
益为1.1954元/kW.h。
U
系统单价
3400元/kW.h(30MW/60MW.h),包含电站建设 成本,其中包含储能系统成本约1400元/kW.h。
H
放电深度
80%,电池循环寿命与放电深度相关,放电深度越高, 循环寿命越短。
市场
储能系统投资回报概算(湖南)
在执行峰谷分时电价的行业,通过在谷时或者平段储存电能,在尖峰或者高峰出售电能,通过买入和售出电价 的差价获取利润。下表以湖南大工业用电(1-10kV)为例,通过在谷时、平段充电,高峰和尖峰售电或用电,以 获取最大经济价值。
设备最大单位容量收益:0.60元/ kW.h
2013年-2016年国内锂电池销量(GWh)
砥砺奋进 ● 坚如磐石
2015年,中国市场上以电动 汽车为代表的交通市场的锂离 子电池需求量达到20.5GWh, 首次超越以智能手机、移动电 源(充电宝)为代表的消费市 场,其中,电动汽车市场以 16.0GWh的需求量首次成长为 最大的细分市场;2016年这种 优势进一步巩固,交通市场以 34.2GWh的需求量,占比超过 50%,其中,电动汽车市场以 27.7GWh的需求量超越整个消 费市场。
砥砺奋进 ● 坚如磐石
市场
储能系统投资回报概算(售电侧)
I
系统最大收益
0.6元/kW.h,系统每天调峰2次,单位容量最大收益
为0.6元/kW.h。
U
系统单价
3400元/kW.h(30MW/60MW.h),包含电站建设 成本,其中包含储能系统成本约1400元/kW.h。
H
放电深度
80%,电池循环寿命与放电深度相关,放电深度越高, 循环寿命越短。
简介
石墨烯材料的主要准备方法及优缺点
石墨烯实物图
机械剥离法
1
优点:石墨工艺简单、制备成本低和样品质量高 缺点:制备的石墨烯其尺寸不易控制,无法可靠地制备
出足够长度的石墨烯
溶剂剥离法
Hot
2
优点:石墨工艺简单、制备成本低和样品质量高 缺点:成本较高并且产率很低,工业化生产比较困难。
氧化还原法
3
优点:成本低、周期短、产量大 缺点:缺陷多、破坏了石墨烯原有的结构、造成环境污
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应用
石墨烯材料的应用领域
电荷迁移率
电荷迁移率是硅材料 的102-103 倍
场效应管
热交换管
导热性
热导率高达6000W/m/K, 是铜的10倍以上。
透光性
对可见光的吸 收率约为3%
透明电极
石墨烯
材料之王
复合材料
杨氏模量高
其断裂强度高达 42N/m , 是 普 通 钢 的200倍
正负极材料的导电添加剂
少量石墨烯的加入即可有效提高锂电池的大电流充 放电性能、循环稳定性。以磷酸铁锂为例,由于磷 酸铁锂导电性能不佳,采用石墨烯导电剂有助于提 高电池的倍率充放电性能和循环寿命。
功能涂层
3
将石墨烯涂覆于铝箔集流体上,形成石墨烯功能涂 层铝箔,有助于进一步提升锂电池的综合性能,如
降低电池内阻、提高循环次数等。
石墨烯技术及储能应用概述
简介
石墨烯简介及其分类
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨 烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、外延生长法、化学气相沉积法(CVD)等。
单层石墨烯结构图
石墨烯分类
单层
由一层以苯环结构(即六角形 蜂巢结构)周期性紧密堆积的 碳原子构成的一种二维碳材料。
双层
由两层以苯环结构周期性紧密 堆积的碳原子以不同堆垛方式 (包括AB堆垛,AA堆垛等) 堆垛构成的二维碳材料。。
少层
由3-10层以苯环结构周期性紧 密堆积的碳原子以不同堆垛方 式(包括ABC堆垛,ABA堆垛 等)堆垛构成的二维碳材料。
多层
厚度在10层以上10nm以下苯环结 构周期性紧密堆积的碳原子以不同 堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆 垛等)堆垛构成的二维碳材料。
染等
4
外延生长法
优点:能够制备出1-2碳原子层厚的石墨 缺点:难以获得大面积、厚度均一的石墨烯、成本昂贵
5
化学气相沉淀法
Hot
优点:质量好,可制备大面积单层石墨烯
缺点:条件比较苛刻 、过程比较复杂、能耗高
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应用
溶剂剥离法简介
溶剂剥离法
液相剥离法是一种可以实现工业化生产的方法,也适用于生产石墨烯复合材料。剥离制备石墨烯需要克服 石墨层与层之间的范德华力,而将石墨分散在液体中是一种直接的有效减小范德华力的方式,这就使得液 相剥离法具有实现工业化的可能性。液相剥离法通常分为3个步骤: 1)将石墨分散在溶剂中; 2)通过超声波、微波、以及电化学等手段破坏石墨层间的范德华力,溶剂插入石墨层间; 3)离心分离得到石墨烯分散液。 优点:可规模制备多层高质量石墨烯,结构缺陷少,导电/导热性出色 。 缺点:成本较高并且产率很低,暂时还不能工业化生产。
P
直接经济收益
P=装机规模*I*365*H,此计算方式不考虑成本利息率
和系统运维成本。
经济效益:1000万元/年 调峰时长:1.5h/30MW
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市场
储能系统投资回报概算(用户侧)
I
系统最大收益
0.6元/kW.h,系统每天充放电2次,单位容量最大收
益为0.6元/kW.h。
P H
系统单价
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应用
石墨烯电池的优势
2
使用寿命
石墨烯电池使用寿命是锂电池的2倍,
是传统氢化电池的4倍。
3
电池容量
石墨烯电池的比能量超过600wh/kg,
储电量是传统电池的3倍。
石墨烯电池实物图
6
充电速度
石墨烯电池,能够在提高容量的同时,
充电速度是常规电池的6倍。
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市场
2013-2016年国内锂电池销量
1400元/kW.h,目前MW.h级铅酸电池储能电站系统 成本约1.4元/W.h,其中铅酸电池成本约0.75元/W.h。
放电深度
80%,此深度越高,循环寿命越短。
T
静态投资回报周期
T=P/(I*365*H),此计算方式不考虑利率和系统运 维成本,并且此计算方式下,需要与电池产家签订电池 更换协议。
三要素
碳源:包括甲烷、乙烯、乙炔等。 条件:气压、温度、载气类型(氢气或者氩气)。 基体:生长石墨烯所用的衬底主要有金属、合 金或金属氧化物,可为金、银、铜、镍和铜镍 合金等。
应用
石墨烯对锂电池性能的改善
1 2
复合电极材料
如硅碳复合负极材料;可以提升电极材料导电率, 并且其特殊的“柔韧”的层状结构可以有效抑制硅 负极电极材料在充放电过程中因体积变化引起的材 料粉化,因此能提升锂离子电池的充放电性能。
溶剂插层法制备石墨烯流程图
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应用
化学气相沉积法简介
化学气相沉淀法制备石墨烯流程图
砥砺奋进 ● 坚如磐石
化学气相沉积
方法:化学气相沉积是目前制备大面积石墨烯 的技术,其原理是将含碳的气体如甲烷、乙炔 等在 Cu,镍,铂等衬底上分解并在金属衬底上 生长得到大面积石墨烯。 优点:质量好,可制备大面积单层石墨烯。 缺点:条件比较苛刻 、过程比较复杂、能耗高。
比表面大
理论比表面积可 达2630m2/g
超电容
传感器
砥砺奋进 ● 坚如磐石
导电性好
导电性极其优异, 比硅快70倍
市场
石墨烯应用
欧洲石墨烯器件计划线路图
砥砺奋进 ● 坚如磐石
2013 年 1 月欧盟 委员会宣布,石墨烯和 人脑工程两大科技入选 “未来新兴旗舰技术项 目”,在未来 10 年内 分别获得 10 亿欧元的 经费。欧洲石墨烯旗舰 项目为石墨烯工艺及元 件的发展,做出了详细 的计划蓝图。
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T≈8年
市场
储能系统投资回报概算(江苏)
在执行峰谷分时电价的行业,通过在谷时或者平段储存电能,在尖峰或者高峰出售电能,通过买入和售出电价 的差价获取利润。下表以江苏大工业用电(10kV)为例,通过在谷时、平段充电,高峰和尖峰售电或用电,以获 取最大经济价值。
设备最大单位容量收益:1.1954元/ kW.h
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T≈4年
THANKS
P
直接经济收益
P=装机规模*I*365*H,此计算方式不考虑成本利息率
和系统运维成本。
经济效益:2000万元/年 调峰时长:1.5h/30MW
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市场
储能系统投资回报概算(用户侧)
I
系统最大收益
1.1954元/kW.h,系统每天充放电2次,单位容量最大
收益为1.1954元/kW.h。
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