液流電池正以后補角色入場。
隨著新型儲能賽道的持續火熱,液流電池正以“后補”角色入場。
近期,上海電氣宣布將在合肥基地新增1吉瓦時釩液流電池產能;星辰新能也宣布,全釩液流吉瓦級工廠一期300兆瓦產線將于8月投產,最終總產能達到3吉瓦;緯景儲能此前表示,江蘇鹽城智能制造工廠單條產線產能將提高至1.2吉瓦時……
今年以來,電池生產商密集宣布并推進液流電池擴產計劃場,以求在新型儲能賽道鉚足后勁,大展身手。
長時儲能成剛需
目前,我國電化學儲能裝機容量90%為鋰離子電池技術,儲能時長通常在2小時左右。隨著可再生能源占比大幅提高,電網調峰作用將由火電調峰電站移交給儲能電站。為保證電力系統安全、穩定供電,大功率、長時儲能系統漸成剛需。
“長時儲能在新型電力系統中非常重要,是目前我們最大的缺口。”在日前召開的第十三屆中國國際儲能大會上,中國科學院院士趙天壽指出,構建以新能源為主導的新型電力系統需要不同時長、規模化、高安全的儲能技術。在太陽能、風電占比較低的情況下,用火電來應對調配需求,但未來新能源占比達到70%以上時,必須通過長時儲能來實現。
長時儲能,通常是指 4 小時以上的儲能技術。從建設“新能源+儲能”的實際需要出發,各地儲能政策導向已經出現變化。去年12月,內蒙古發布《關于加快推動新型儲能發展的實施意見》,在全國率先提出“新建市場化并網新能源項目,配建儲能規模原則上不低于新能源項目裝機容量的15%,儲能時長4小時以上”的要求。此外,遼寧、河北、上海、新疆、西藏等省區均將配儲比例及小時數進一步上調,要求儲能時長達到4小時以上。
作為長時儲能技術的“后備軍”,液流電池一躍成為市場“新貴”。根據正負極、電解質溶液中活性電種類的不同,液流電池可分為鋅鐵液流電池、鋅溴液流電池、全鐵液流電池、鐵鉻液流電池、全釩液流電池等。其中,釩電池伴隨上下游產業的發展,已率先進入商業化初期。
星辰新能市場總監周旋向記者表示,全釩液流電池是綜合技術指標最領先、產業化落地最靠前、國家政策最鼓勵的新型儲能路線之一。預計到2030年,全釩液流電池在新型儲能中滲透率將超過30%。
綜合優勢凸顯
天時地利,讓液流電池脫穎而出。
液流電池誕生于上世紀70年代,2022年,行業技術取得里程碑式進展,兆瓦級產品量產交付,首個吉瓦時級別項目集采開標,包括全球最大液流電池儲能電站大連液流電池儲能調峰電站一期100兆瓦/400兆瓦時在內項目的成功并網,使其技術成熟度和規模化得到驗證,極大提振了行業信心。
安全是液流電池的最大優勢。緯景儲能業務發展總監陸雙雙介紹,液流電池是將能量儲存于水性電解液中,且能量轉化不依賴于固體電極,沒有燃燒、爆炸的風險,滿足儲能的安全需求;其次,液流電池使用壽命長,其容量和功率可以有效解耦,根據項目需求來靈活配置。相比于抽水蓄能、壓縮空氣等長時儲能技術,液流電池建設周期短、選址靈活。“液流電池在發電側、電網側都有很好的表現,從毫秒級、秒級響應,到分鐘級以及小時級響應,都有非常突出的表現。”
上海電氣儲能科技有限公司總經理楊霖霖向記者介紹,一方面,我國釩資源儲備量和釩產量均為全球第一;另一方面,我國釩電池技術引領全球,沒有卡脖子的技術風險,從核心關鍵原料到電堆等裝備技術,都能實現100%國產化制造。
不同于鋰電池鋰原料對外依賴度較高,我國釩資源豐富,鋅鐵液流電池、鋅溴液流電池也不存資源受限問題。陸雙雙指出,鐵鉻、鋅溴等液流電池技術性能相差不大,主要區別在于制造可行性和商業化成本。鋅、鐵兩種元素在全球儲量豐富且價格穩定。而且,鋅鐵液流電池能在零下10攝氏度至45攝氏度環境溫度下安全穩定運行,不受地理環境限制。
模式創新降低成本
目前,國內從事液流電池的機構主要有中國科學院大連化學物理研究所、大連融科、北京普能、上海電氣、清華大學、中科院沈陽金屬所、中南大學、星辰新能、緯景儲能等科研院所和企業,還吸引了鈦白粉龍頭中核鈦白等公司跨界布局。
在業內看來,從曾經的小眾產品到未來的大規模應用,液流電池還需解決初始投資成本較高、商業化運行模式不明確等問題。
國網新疆電力經濟技術研究院副總工程師宋新甫坦言,液流電池初始投資每千瓦在6000元左右,是鋰電池的3倍左右,其中電解液和電堆占據投資的絕大部分。
不過,液流電池電解液可以再循環使用,殘值很高。“釩液流電池的電解液不會被消耗,未來可以對電解液進行融資租賃。在初裝成本中,將電解液成本剝離出去,建立一種新的商業模式以降低成本。”楊霖霖指出,全釩液流電池循環次數達到2萬次以上,能夠支撐風光發電項目25年的穩定運行,不需要更換電芯,不需要追加投資成本。同時,釩電池裝備在結束生命周期后仍有30%以上的殘值。因此從全生命周期來看,全釩液流電池度電成本已低于0.2元。當然,釩電池還處于產業化初期,通過技術不斷進步、提升電堆功率密度、提高電解液有效利用率、優化系統端造價以及規模化應用等手段,釩電池仍有降本空間。