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《河南电力科学研究院赵光金：攻克电池回收利用难题》

  • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2022-06-02

  • 5月25日，河南电力科学研究院电源技术中心副主任赵光金带领团队研发的废旧三元锂电池锂、镍、钴、锰提取技术相关成果在《中国有色金属学报》刊发。该项技术实现了三元锂电池正极材料中有价金属组分的高效回收，产业化前景可观。

    2010年，赵光金博士毕业后入职河南电科院。那时，我国新能源汽车产业刚起步，新能源汽车的动力电池回收利用问题是研究热点和技术难点。赵光金便将自己的研究方向聚焦于动力电池梯次利用与回收处理。

    随后，赵光金组建科研团队着手开展研究工作。当时业内对于新能源汽车和动力电池的认识还不全面，对于电池回收利用的相关研究也较少。为此，赵光金查阅大量文献，带着团队成员前往电池生产企业和新能源汽车制造企业调研，设计了多种实验方案。那段时间，赵光金几乎每天都泡在实验室，设计实验装置，拆解电池，研究回收电池材料的方法。在克服了实验硬件条件短缺、项目启动资金不足、技术和经验储备有限等困难后，2013年，赵光金带领团队研制出了废旧电池切割破碎装置及正负极材料回收技术。

    随着研究的深入，赵光金发现退役动力电池剩余容量可观，在储能领域应用前景广阔。于是，他带领团队对电池梯次利用技术开展攻关。

    经过不断创新，2014年，赵光金攻克了电池梯次利用快速筛选技术和低成本储能应用技术，实现了梯次利用电池储能技术的规模化工程应用。2017年，他带领团队研究出清洁安全的电池资源化和无害化利用技术，并研制出国内首条废旧电池干法全自动回收处理生产线，让电池回收处理过程更安全、更环保，也使回收产物更有利用价值。2020年，他牵头申报的“废旧动力蓄电池综合利用技术”项目入选国家发展改革委等四部委编制的《绿色技术推广目录(2020年)》。

    近年来，电池储能技术不断发展，安全问题不容忽视。目前，赵光金开始了关于储能电池安全预警和消防技术的相关研究，已着手开发多种信号的联合预警技术，以提高储能电池的安全预警效率和精度。

  • 原文来源：http://www.nengyuanjie.net/article/57865.html
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  • 《破解太阳能电池板资源化回收难题》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2020-05-07
    • 光伏发电产业在快速发展的同时，面临太阳能电池板老化、回收利用难并产生大量固体垃圾等问题。青海电科院与西安交通大学联合组建攻坚团队，着手研究环保、高效、节能的新型太阳能电池板资源化回收利用技术——破解太阳能电池板资源化回收难题。 从破碎机理出发，突破传统电池板拆解工艺束缚，研发出基于液电效应的太阳能电池板资源化回收装置，形成新型环保的电池板资源化回收工艺。 据宋佰鹏介绍，太阳能电池板由玻璃、硅片、EVA膜、金属汇流条和背板等组成，不同组分的力学和电学性能差异大。这给资源化回收带来了很大的技术难度。 “项目执行期间，我们尝试了多种脉冲电源激励下水中放电，进行了大量实验探究和技术验证工作，走访了青海、新疆、江苏等地光伏生产厂家和中国工程物理研究院、中国地质大学、中国科学院电工所等。经过近两年的技术攻关和系统研究，上万次的脉冲放电实验，我们终于获得了优化的电源参数。”宋佰鹏说。 新技术具有两大优势，一是液电效应回收太阳能电池板的关键解离过程发生在自来水中，回收过程中既不采用化学试剂，也不会产生废水、废液，同时还避免了粉尘污染，达到回收处理过程无害化。二是实现不同组分的有效分离和富集，可实现玻璃、金属、硅粉等不同组分的选择性解离和回收，相比传统的机械拆分，材料浪费更少，破碎效果更好。 综合比较，此项新技术具有环境污染小、能耗低、经济收益高等优点，可为我国废弃太阳能电池板环保回收提供新的解决思路。 解决太阳能电池板退役后的资源化回收利用问题，是完善光伏产业链的重要步骤。基于液电效应的太阳能电池板回收利用技术，将在我国太阳能电池板大规模退役后的资源化回收利用方面发挥重要作用。 2019年，国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”专项已将光伏组件回收处理成套技术和装备列入指南，旨在研究低成本绿色拆解技术，实现主要高价值组成材料的再利用。 我国具备光伏产业的全产业链生产工艺，但太阳能电池板资源化回收行业，在产业布局、回收技术研究和标准建设等方面，均落后于欧美国家。 据康钧介绍，进一步优化升级回收工艺，验证该工艺大规模工业推广应用的可行性，迫切需要建立“产、学、研、用”相结合的协同创新中心，建设具有一定规模的示范性工业化生产线，制订基于液电效应的太阳能电池板回收标准化流程，提高高价值材料的回收效率和产率，解决实际工业生产中可能出现的技术和管理难题，为大规模市场推广应用奠定基础。 2月25日上午，西安交通大学电气学院高压试验大厅内，疫情防控人员正为高压教研室助理研究员宋佰鹏和课题组成员测量体温。做好各项检查、登记后，大家开始当天的太阳能电池板破碎实验研究工作。 新型破碎技术，源自青海电力科学研究院和西安交通大学共同承担的“基于液电效应的太阳能电池板资源化回收利用技术研究”科技项目。 “项目成功研发了基于液电效应的太阳能电池板资源化回收装置，提出了新型、环保的电池板资源化回收工艺，具有完全自主产权。这标志着我国在废弃太阳能电池规模化、低能耗、低成本的资源化处理和回收利用技术研究领域取得重大突破，对促进我国光伏发电产业健康可持续发展具有重要价值。”该项目负责人、青海电科院副院长康钧介绍。 我国光伏发电新增和累计装机容量均为全球第一。近年来，青海省已成为光伏电站大规模并网集中地区。光伏发电产业在快速发展的同时，面临太阳能电池板老化、回收利用难并产生大量固体垃圾等问题。 2018年年初，青海电科院与西安交通大学联合组建攻坚团队，着手研究环保、高效、节能的新型太阳能电池板资源化回收利用技术。两年来，团队在技术研发、装备处理和标准建设等方面取得了显著成效。 团队前期调研发现，我国退役太阳能电池板拆解工艺较为原始，易产生废液、废气，无法有效分离有价值的组分，耗费能源的同时，存在较高的环境风险。而另一方面，退役的太阳能电池板也是资源宝库，光伏组件的绝大部分可循环利用，具有可观的回收价值，亟须环保、高效的光伏组件处理技术和装备。 液电效应的原理是，高压电脉冲把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到中间储能装置中储存起来，然后压缩与转换能量，通过脉冲形成系统在极短的时间内以极高的功率密度向负载释放能量形成冲击波。 基于液电效应的太阳能电池板拆解方式是一种新型、有广阔应用前景的环境友好型太阳能电池板资源化回收方式。
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  • 《攻克技术难题 “水面光伏”才能稳立潮头》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-03-23
    • 一排排蓝色的光伏板架设在宽阔的鱼塘上，像碧波上的鱼鳞，在阳光照射下熠熠闪光……这是江苏省江都区曹桥村“渔光互补”发电站项目现场。 曹桥村境内地势低洼，有上千亩废旧鱼塘和滩涂资源。曹桥村通过规划，把区域内四五十个大小不一的鱼塘整合为六个成片的大鱼塘，并在此基础上建设了总装机容量15兆瓦的“渔光互补”光伏发电站项目。在曹桥村“渔光互补”光伏发电站，上层空间用于光伏发电的同时，下层水体还能用于养殖，形成了“上面发电、下面养鱼”的集约发展模式，助力农民增产增收。目前，该水面光伏电站年均发电量达1800万千瓦时，仅发电量一项，每年可产生效益1800万元，日均效益5万元。 10多年来，光伏发电成本下降了90%以上。随着光伏产业的快速发展，其应用领域也越来越广泛，而“水面光伏”也成为了光伏产业的一颗新星。 不占用土地、发电效率更高 水面光伏电站是指在水塘、中小型湖泊、水库、蓄水池、采煤塌陷区形成的湖泊等水面上建立的光伏发电站。隆基绿能科技股份有限公司中国地区部解决方案专家马竞涛说，从广义的“水面光伏”来说，行业并没有严格的界定条件，一般将光伏电站下部长期为水域的电站，都称为“水面光伏”。 根据其基础类型不同，水面光伏电站主要有桩基固定式和漂浮式两种建设形式。而光伏电站具体采用哪种类型通常由水深来决定，即在水深小于等于3米的浅水区，可采用桩基固定式；在水深大于3米的深水区，径流稳定、水位变化一般小于6米时，可采用漂浮式。 由于不占用土地资源，可减少水量蒸发，又兼顾渔业养殖等特点，近年来“水面光伏”受到广泛关注，并在湖泊、河流、滩涂、近海等多种场景下得到成功应用。特别是建在水面较为开阔区域的光伏电站，可避免其他物体的阴影对光伏组件发电带来的不利影响，水面的光反射率也远大于地面和山地表面的反射率。并且水面具有冷却作用，能有效降低光伏组件的温度损耗，“水面光伏”系统的整体发电量比同等条件下的屋顶或地面光伏发电系统，高出10%—15%。 同时，随着挡浪墙、围堰施工等工程技术方案的改进和提升，我国“水面光伏”项目已进入海域，成功建设了浙江慈溪海涂项目等海上光伏项目，拓展了“水面光伏”的开发应用领域。中能众诚新能源科技有限公司总经理张晓鸣说，“水面光伏”的桩基固定式和漂浮式两种形式，各有其适用的场景，但从发展前景而言，漂浮式正在成为光伏地面集中式与屋顶分布式之后的第三大光伏电站发展趋势。“漂浮式光伏电站具有不占用土地，发电量相对较高，不破坏水域环境的特性，预计未来5年全球市场规模将达到60吉瓦以上。”张晓鸣说。 发展“水面光伏”仍面临技术问题 目前，全球“水面光伏”产业已进入快速发展期。由于支持政策好、商业模式成熟，我国“水面光伏”项目总装机容量已达全球第一，也是大规模水面光伏电站的主要建设国家。目前，我国“水面光伏”项目主要分布在沿海、沿江城市。 据能源和自然资源咨询公司伍德麦肯兹公司的电力与可再生能源部预测，2019—2024年全球“水面光伏”的需求量预计将以年均22%的速度增长，2022年，“水面光伏”新增装机容量将占全球所有光伏新增装机容量的2%。 不过当前发展“水面光伏”还面临政策和技术等问题限制。晶科能源控股有限公司总经理陈康平说，光伏复合项目用地标准不够明确，各地对灌木林地、坑塘水面等用于光伏复合项目建设的审批标准不一，部分地区存在“一刀切”的情况。一些地区相关部门过度解读涉河建设项目管理的政策要求，限制了“水面光伏”项目的开发。他建议，在坚守生态红线、不改变原用地性质的前提下，明确在一般耕地、灌木林地、坑塘水面、水库水面、园地等建设光伏复合型项目的适用规范，为因地制宜建设农光互补、渔光互补等具有综合经济社会效益的光伏复合项目提供便利。 今年1月7日，山东省海洋局结束了对《关于推进光伏发电海域立体使用管理的指导意见（征求意见稿）》（以下简称《征求意见稿》）的意见征求工作。根据《征求意见稿》，山东鼓励各市因地制宜探索利用已确权的养殖用海、盐田用海区域，科学布局光伏发电项目。 据初步统计，我国海洋光伏电站项目规划的发电量已超过500万千瓦。天津南港、广西防城港、江苏连云港、河北黄骅港和曹妃甸及山东、浙江、福建等省的重点区域都有相应项目规划。 浙江大学海洋学院教授赵西增说，目前国内外内陆水面的光伏技术已相对成熟，但海洋光伏电站项目套用内陆“水面光伏”的技术方案，“事实上几乎完全不可行”。赵西增认为，由于海洋环境的特殊性，不同地区的风浪流差别非常大，不仅无法沿用内陆水面光伏电站的经验，甚至不同海域的技术方案都需“一事一议”。目前，海洋光伏电站的技术仍处于起步阶段，如何从技术层面控制风险、优化投资，还需要更基础的研究探索。 建设“水面光伏”有严格的环评要求 河南、山西等地日前发布的总河长令，将水面光伏电站列入了重点排查和整治范围。那么，“水面光伏”是否会对生态环境不利，会不会影响水质？ 欧洲研究人员在对一处水面光伏电站进行了一年多的环境影响调研后得出结论：“水面光伏”不会影响水质。调研表明，组件下的水体含氧量在一年内变化很小。风和阳光仍然很容易到达组件阵列下方的水面，该漂浮系统下的水质与邻近水域仍处于同一水平。 据《国际低碳技术杂志》2021年刊发的一篇报告显示，研究人员对水面光伏组件的不同覆盖率和倾斜角度下不同水体水质参数进行了监测，结果均显示水质没有受到影响。水面光伏系统能通过遮蔽阳光起到冷却水体的作用，从而防止有毒绿藻的聚集和水体蒸发。数据还表明，水体中硝酸盐浓度最高下降了14%、叶绿素浓度平均降低了17.5%。 建设水面光伏电站，我国在生态环境保护方面有着严格的要求。马竞涛说，环评主要包括土地规划、电力规划分析，建设及生产过程的原有污染、新产生污染评估，以及大气环境、水环境、声环境、地下水、光环境等方面的污染情况。“还包括项目是否将改变区域环境现有功能、建设项目配套的环保技术方案和投资估算。部分特殊情况还需进行大气环境影响、水环境影响、生态影响等方面的专项评价。” 当前，我国“水面光伏”产业链持续优化升级，成熟的应用案例和解决方案不断出现。水电水利规划设计总院国际业务部综合处处长张木梓说，如阳光电源股份有限公司等提出了“大型水面光伏电站智慧解决方案”理念，采用“水上光伏专用智能汇流箱+箱式逆变房”模式，具有“入水不浸、无线通信、灵活接线”等特点，使水面光伏电站发电量更高、更安全可靠，投资更少；浙江正泰新能源开发有限公司等提出“合筑锦绣光伏”理念，发展“渔光互补”电站，实现水下养殖、水上发电，还依托大数据云服务平台，全方位远程监控、专人管理，保障了系统的可靠运行。 “目前，‘水面光伏’已获得了世界各地的广泛认可，并为光伏场景的拓展提供了更多可能。”马竞涛说。
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