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全球最大“電網(wǎng)充電寶”建成,釩電儲能或再造“寧德時代” |焦點分析
日期:2022-03-31   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:yutianyang_tsj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
新能源車的火熱,讓鋰電池的原料——碳酸鋰成為“白色石油”。而在電池技術(shù)里,另一種技術(shù)路線“釩電”也在悄悄開花。

2月中旬,“200MW/800MWh大連液流電池儲能調(diào)峰電站國家示范項目”正式宣布已經(jīng)完成主體工程建設(shè)。該電站是國內(nèi)首個100MW級大型電化學(xué)儲能國家示范項目,也將成為全球規(guī)模最大的全釩液流電池儲能項目,預(yù)計將于今年6月完成并網(wǎng)調(diào)試。

全球規(guī)模最大電池儲能項目是什么概念?據(jù)光明網(wǎng)報道,這一電站儲能容量達(dá)400MWh,相當(dāng)于能存放40萬度電。按照一個家庭月平均用電量200度來算,可以供應(yīng)2000多個家庭使用一個月。作為調(diào)峰電站,這能緩解地方電網(wǎng)調(diào)峰壓力,及時補足用電需求。

儲能是新能源產(chǎn)業(yè)革命的核心。在“雙碳”的大背景下,煤電使用比例勢必要下降,但風(fēng)電、太陽能電等新能源長期以來面臨不連續(xù)、不穩(wěn)定和不可控的特點。因此,如何更好地儲存這些能源,成為使用綠電的關(guān)鍵。

從儲能結(jié)構(gòu)來看,我國當(dāng)前還是以抽水蓄電為主——用電低谷時,通過電力將水從下水庫抽至上水庫,用電高峰再放水發(fā)電。2020年,我國抽水蓄電的比例達(dá)到近90%,第二位則是電化學(xué)儲能,包括鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池等技術(shù)。

來源:國海證券

不過,抽水蓄電對地理位置要求高,常建于水庫等地區(qū),并不適用于所有場景。面對大型儲能場景(如電網(wǎng)并網(wǎng))或消費端場景(如新能源車),電化學(xué)儲能技術(shù)能成為很好的補充。

電化學(xué)儲能技術(shù)近年來進展迅速。釩電作為其中的一個分支,有著環(huán)保無污染、壽命長、轉(zhuǎn)化效率高(可達(dá)65%-80%)、性能穩(wěn)定、可高頻反復(fù)充電等特點,適合用于風(fēng)光儲電,成為電網(wǎng)的“大型充電寶”。

如果說鋰電是現(xiàn)在儲能市場當(dāng)之無愧的“王者”,那么釩電,就是大規(guī)模儲電場景中的一顆新星。

探索之路

用全釩液流電池技術(shù)建成國家級儲能調(diào)峰電站,背后是一家探索了十余年的公司——大連融科。

1977年,大連融科董事長張華民成為當(dāng)年恢復(fù)高考后的第一屆學(xué)生。在山東大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)后,他遠(yuǎn)赴日本學(xué)習(xí),相繼獲得九州大學(xué)工學(xué)碩士和博士學(xué)位,在功能材料領(lǐng)域研究超過10年。

張華民正式與新能源電池結(jié)緣,要追溯到2000年。這一年,張華民受邀回國參與開發(fā)北京奧運的電動車電池能源項目,相關(guān)技術(shù)也成功應(yīng)用于2008年的奧運會和2010年的世博會。

在這期間,張華民也清晰看到了儲能技術(shù)在新能源革命中的機會。2008年,他與企業(yè)家劉延輝共同創(chuàng)立了大連融科,選擇了液流電池中的釩電這一方向。

大連液流電池儲能調(diào)峰電站內(nèi)部 來源:中國科學(xué)報

這是一個重要的決定。大連融科的成立,正處于國內(nèi)液流電池技術(shù)萌芽的當(dāng)口。

全釩液流電池技術(shù)在1985年就被提出,歐美、日本等國家在商業(yè)化上走在前頭。到了2000年初,這些國家的釩電池系統(tǒng)已經(jīng)初步應(yīng)用在電站調(diào)峰、太陽能儲能、風(fēng)能儲能等場景,接近商業(yè)化階段。

在國內(nèi),大連融科成為最早一批專注釩電的公司,技術(shù)研發(fā)可謂進展迅速。2008年成立時,大連融科就與大連化學(xué)物理研究所合作,成功研制輸出功率為10kW的電池模塊,并集成國內(nèi)首臺輸出功率100KW、蓄電容量200KWh的全釩液流儲能電池系統(tǒng),能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到75%。而當(dāng)時,日本釩電池轉(zhuǎn)化效率約在80%左右。

不過,由于早期市場需求還沒有完全起來,全球液流電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷過低潮。2005年,液流電池巨頭日本住友電工就中止了液流電池的研發(fā);2008年,曾經(jīng)的釩電池龍頭——加拿大公司VRB Battery,也因為沒等到奧巴馬能源新政,業(yè)務(wù)和融資都難以為繼,到了破產(chǎn)邊緣。

這反倒成為國內(nèi)彎道超車的機遇。2009年,VRB被剛剛成立3年的北京普能以215萬美元收購,后者一躍成為國內(nèi)釩電池的排頭兵。

大連融科也在釩電的道路上逐步前進。除了繼續(xù)自研技術(shù),公司延展到上游的電解質(zhì)溶液、電極雙極板等電池核心材料,一體化的方案讓大功率電堆的應(yīng)用成為可能,為大連融科接下多個大型工業(yè)用儲能項目做好鋪墊。

到了2014年,大連融科走向國際化,還參與制定了國內(nèi)和國際層面的液流電池標(biāo)準(zhǔn),這也為我國在釩電領(lǐng)域爭取到了話語權(quán)。

此后,隨著新能源需求加大,國內(nèi)釩電池市場逐漸起勢,包括國網(wǎng)英大、上海電氣等等企業(yè)都在布局釩電池技術(shù)。盡管占比還不大,但已經(jīng)是令人欣喜的趨勢。

電儲能技術(shù)的下一階段

在如今“雙碳”(碳中和、碳達(dá)峰)的背景下,光伏等負(fù)責(zé)發(fā)電的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走到了世界的前列,隨后的儲能行業(yè),成為下一個兵家必爭之地。

首先吹響商業(yè)化口號的是鋰電,新能源車帶動鋰電成本持續(xù)下降,讓鋰電大規(guī)模應(yīng)用于儲能,成為目前的主流路線。

政策也在快速跟進。“十四五”儲能規(guī)劃表示,到2030年,計劃實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。預(yù)計到2025年,鋰電儲能新增裝機有望達(dá)到64.1GWh,未來5年復(fù)合增長率為87%。

但鋰電也并非十全十美。在上游,我國的鋰礦資源并不豐富,主要靠進口,雙碳帶來的巨大需求讓價格逐漸走高,去年開始,上游的鋰礦價格就暴漲至歷史高位。在大規(guī)模儲能場景中,鋰電池應(yīng)用也出過不少事故,其安全性也有待考驗。

所以,這就需要其他新技術(shù)來補足不同的儲能場景。近期揭露面紗的“十四五”儲能規(guī)劃中有一個明顯信號——其中的唯一量化目標(biāo),是電化學(xué)儲能成本要下降30%。并且,不同于以往重點強調(diào)鋰電,政策指明了“發(fā)展多元化電儲能技術(shù)”。

這意味著電儲能技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)迎來新的發(fā)展階段。

事實上,從去年到現(xiàn)在,國家已經(jīng)推出200多個政策扶持儲能行業(yè),大部分省市都已經(jīng)出臺了細(xì)則,一大批“風(fēng)光配儲”等項目也在跑步上馬。

市場需求爆發(fā),明顯超乎政策預(yù)期。一個例子是,去年《征求意見稿》中提出了“十四五”末儲能裝機規(guī)模達(dá)到30GW以上,但到了近期正式出臺的十四五儲能規(guī)劃,這一目標(biāo)并沒有出現(xiàn)。不少業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為,這是實際裝機量增長遠(yuǎn)超預(yù)期的體現(xiàn),政策也不愿定太量化的目標(biāo)以限制發(fā)展。

大連液流電池儲能調(diào)峰電站 來源:中國科學(xué)報

在鋰電已經(jīng)擁有寧德時代這樣的巨頭后,釩電已經(jīng)站在了歷史的當(dāng)口。

我國在釩電上的確有不錯的幾張牌——原材料方面,我國的釩儲量位居全球第三,包括上游的電解液,釩電池的核心零部件都有成型方案;而在技術(shù)上,目前已有大連融科這樣大規(guī)模應(yīng)用的案例。國內(nèi)的攀鋼釩鈦、普能國際、河鋼股份等企業(yè),其方案已經(jīng)走向市場。

盡管釩電占比還極小,未來還需要看技術(shù)是否足夠穩(wěn)定,其成本是核心問題——對比鋰電池2500-4500元/kwh的成本,釩電成本尚在4500-6000元左右,無論是生產(chǎn)還是運維成本都要再降一個等級,這需要從學(xué)界到產(chǎn)業(yè)的共同努力。

一個樂觀的信號是,儲能市場已經(jīng)在朝著多元化趨勢發(fā)展。

2021年的一次電話會議中,大連融科董事長張華民就提及,從2021年4月開始,鋰電的儲能裝機占比已趨下降,市場增量轉(zhuǎn)向液流電池。國內(nèi)液流電池儲能裝機容量從2020年的3兆瓦,增長到到2021年150兆瓦,已經(jīng)占新增電化學(xué)儲能裝機容量的10%左右。隨著技術(shù)進步、成本下降,未來尤其是全釩液流電池的占比,將從目前10%逐漸提高到30%-40%的水平。

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