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液流电池产业化进程大提速

   2023-06-12 中国能源报卢奇秀5950
核心提示:天时地利,让液流电池脱颖而出

液流电池正以后补角色入场。


随着新型储能赛道的持续火热,液流电池正以“后补”角色入场。

近期,上海电气宣布将在合肥基地新增1吉瓦时钒液流电池产能;星辰新能也宣布,全钒液流吉瓦级工厂一期300兆瓦产线将于8月投产,最终总产能达到3吉瓦;纬景储能此前表示,江苏盐城智能制造工厂单条产线产能将提高至1.2吉瓦时……

今年以来,电池生产商密集宣布并推进液流电池扩产计划场,以求在新型储能赛道铆足后劲,大展身手。

长时储能成刚需

目前,我国电化学储能装机容量90%为锂离子电池技术,储能时长通常在2小时左右。随着可再生能源占比大幅提高,电网调峰作用将由火电调峰电站移交给储能电站。为保证电力系统安全、稳定供电,大功率、长时储能系统渐成刚需。

“长时储能在新型电力系统中非常重要,是目前我们最大的缺口。”在日前召开的第十三届中国国际储能大会上,中国科学院院士赵天寿指出,构建以新能源为主导的新型电力系统需要不同时长、规模化、高安全的储能技术。在太阳能、世纪新能源网占比较低的情况下,用火电来应对调配需求,但未来新能源占比达到70%以上时,必须通过长时储能来实现。

长时储能,通常是指 4 小时以上的储能技术。从建设“新能源+储能”的实际需要出发,各地储能政策导向已经出现变化。去年12月,内蒙古发布《关于加快推动新型储能发展的实施意见》,在全国率先提出“新建市场化并网新能源项目,配建储能规模原则上不低于新能源项目装机容量的15%,储能时长4小时以上”的要求。此外,辽宁、河北、上海、新疆、西藏等省区均将配储比例及小时数进一步上调,要求储能时长达到4小时以上。

作为长时储能技术的“后备军”,液流电池一跃成为市场“新贵”。根据正负极、电解质溶液中活性电种类的不同,液流电池可分为锌铁液流电池、锌溴液流电池、全铁液流电池、铁铬液流电池、全钒液流电池等。其中,钒电池伴随上下游产业的发展,已率先进入商业化初期。

星辰新能市场总监周旋向记者表示,全钒液流电池是综合技术指标最领先、产业化落地最靠前、国家政策最鼓励的新型储能路线之一。预计到2030年,全钒液流电池在新型储能中渗透率将超过30%。

综合优势凸显

天时地利,让液流电池脱颖而出。

液流电池诞生于上世纪70年代,2022年,行业技术取得里程碑式进展,兆瓦级产品量产交付,首个吉瓦时级别项目集采开标,包括全球最大液流电池储能电站大连液流电池储能调峰电站一期100兆瓦/400兆瓦时在内项目的成功并网,使其技术成熟度和规模化得到验证,极大提振了行业信心。


安全是液流电池的最大优势。纬景储能业务发展总监陆双双介绍,液流电池是将能量储存于水性电解液中,且能量转化不依赖于固体电极,没有燃烧、爆炸的风险,满足储能的安全需求;其次,液流电池使用寿命长,其容量和功率可以有效解耦,根据项目需求来灵活配置。相比于抽水蓄能、压缩空气等长时储能技术,液流电池建设周期短、选址灵活。“液流电池在发电侧、电网侧都有很好的表现,从毫秒级、秒级响应,到分钟级以及小时级响应,都有非常突出的表现。”

上海电气储能科技有限公司总经理杨霖霖向记者介绍,一方面,我国钒资源储备量和钒产量均为全球第一;另一方面,我国钒电池技术引领全球,没有卡脖子的技术风险,从核心关键原料到电堆等装备技术,都能实现100%国产化制造。

不同于锂电池锂原料对外依赖度较高,我国钒资源丰富,锌铁液流电池、锌溴液流电池也不存资源受限问题。陆双双指出,铁铬、锌溴等液流电池技术性能相差不大,主要区别在于制造可行性和商业化成本。锌、铁两种元素在全球储量丰富且价格稳定。而且,锌铁液流电池能在零下10摄氏度至45摄氏度环境温度下安全稳定运行,不受地理环境限制。

模式创新降低成本

目前,国内从事液流电池的机构主要有中国科学院大连化学物理研究所、大连融科、北京普能、上海电气、清华大学、中科院沈阳金属所、中南大学、星辰新能、纬景储能等科研院所和企业,还吸引了钛白粉龙头中核钛白等公司跨界布局。

在业内看来,从曾经的小众产品到未来的大规模应用,液流电池还需解决初始投资成本较高、商业化运行模式不明确等问题。

国网新疆电力经济技术研究院副总工程师宋新甫坦言,液流电池初始投资每千瓦在6000元左右,是锂电池的3倍左右,其中电解液和电堆占据投资的绝大部分。

不过,液流电池电解液可以再循环使用,残值很高。“钒液流电池的电解液不会被消耗,未来可以对电解液进行融资租赁。在初装成本中,将电解液成本剥离出去,建立一种新的商业模式以降低成本。”杨霖霖指出,全钒液流电池循环次数达到2万次以上,能够支撑风光发电项目25年的稳定运行,不需要更换电芯,不需要追加投资成本。同时,钒电池装备在结束生命周期后仍有30%以上的残值。因此从全生命周期来看,全钒液流电池度电成本已低于0.2元。当然,钒电池还处于产业化初期,通过技术不断进步、提升电堆功率密度、提高电解液有效利用率、优化系统端造价以及规模化应用等手段,钒电池仍有降本空间。


 
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