新能源+儲能的模式在未來的發(fā)展前景是明確的。電化學(xué)儲能,作為儲能技術(shù)中增速最快的細(xì)分領(lǐng)域,持續(xù)被投資者們看好。
先前,我們已經(jīng)系統(tǒng)介紹了海外儲能的情況,他山之石,可以攻玉。今天,筆者將往上游延伸,打開電化學(xué)儲能的黑箱,帶你捋一捋,除了大眾已經(jīng)熟知的鋰離子電池儲能,是否還有其他的技術(shù)值得關(guān)注。
一、釩電池,有望彎道超車
去年4月份的時候,北京集美大紅門25MWh直流光儲充一體化電站發(fā)生火災(zāi),造成2人犧牲,事故調(diào)查后,是鋰離子電池發(fā)生了熱失控。
火災(zāi)事故發(fā)生后,筆者也做了統(tǒng)計,過去三年間,全球范圍內(nèi)的儲能項目發(fā)生火災(zāi)數(shù)量不低于30起。在這一樁樁事故的背后,讓人不禁要問,除了鋰離子電池儲能,難道就沒有Plan B了嗎?
雖然鋰離子電池目前占據(jù)著電化學(xué)儲能的絕大部分市場份額,但是儲能還沒有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,鹿死誰手其實也很難說。在這種背景下,釩電池作為一種更安全、壽命更長的電池,逐漸走入了公眾的視野中。釩電池目前的應(yīng)用占比不高
簡單科普下釩電池,它是一種基于金屬釩元素的氧化還原可再生燃料電池。釩電池的成本主要來自于電堆(電池堆,串聯(lián)很多電池)和電解液,兩者的成本就接近總成本的80%。
電解液中,主要成本是五氧化二釩,所以釩價的波動對釩電池的影響還是很大的。筆者查了一下,今年的進(jìn)口五氧化二釩價格穩(wěn)中有升(截至去年11月底,價格約為1.9萬美元/噸)。而電堆的主要成本主要來自于隔膜等材料。
回溯一下釩電池的發(fā)展歷史,你就會發(fā)現(xiàn)這釩電池的出現(xiàn)也不是一天兩天了。
1995年工程物理研究院就率先開始釩電池的研制。6年后,海外VRB Power公司開始進(jìn)行釩電池的商業(yè)化運(yùn)營。我們說,先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗,往往可以通過外延式并購獲得。2009年,中國普能成功收購了VRB Power,屬實拿資本換技術(shù)的又一經(jīng)典案例。去年,廟堂發(fā)布的儲能發(fā)展指導(dǎo)意見,也要推動實現(xiàn)全釩液流電池進(jìn)入商業(yè)化的要求。
聊了這么多,那釩電池相較鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn),到底在什么地方呢?主要有以下四點(diǎn):
1.釩電池的脾氣更小一些。電池系統(tǒng)無潛在的爆炸或著火危險,安全性高(沒有任何易燃溶劑);
2.釩電池有長壽的特性,釩電池的活性物質(zhì)存在于電解液中,電解質(zhì)離子只有釩離子一種,故充放電時無其他電池常有的物相變化。加拿大VRB Power公司商業(yè)示范中運(yùn)行時間最長的釩電池組件已正常運(yùn)行9年多,充放電循環(huán)壽命超過18000次;
3.釩電池不需要讓人太操心。運(yùn)維簡單方便,且可回收價值高,釩雖然價格昂貴,但給一組數(shù)據(jù),如果釩電池電解液回收率能達(dá)到90%,釩電池電解液成本僅為初期投入成本的10%;
4.釩電池設(shè)計很靈活。當(dāng)電池的輸出功率一定時,若要增加儲能容量(比如達(dá)到超過GWH),只需增大電解液儲存罐容積或提高電解質(zhì)濃度就可以實現(xiàn),而這一點(diǎn)是鋰離子電池很難實現(xiàn)的(不同梯級利用的電池狀態(tài)各不相同)。
二、釩電池的成本,有多大的下降空間?
馬克思早就告訴我們,凡事要辯證地看待,特別是成本。
釩電池如果各方面都優(yōu)秀,早就沒鋰離子電池什么事了。商業(yè)社會,資本最終還是逐利的。釩電池目前來看,最大的問題是成本太高。釩液流電池成本是鋰電池的2-3倍,鉛酸電池的4-6倍。
所以,釩電池的成本還是有很大的下降空間。
上文也著重講了,釩電池的成本主要來自于電解液和電堆。電解液方面,其中的五氧化二釩可通過未來回收技術(shù)的提升實現(xiàn)全生命周期的成本下降;電堆方面,據(jù)筆者調(diào)研后發(fā)現(xiàn),各機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始了降本研究之路,比如大連化物所通過開發(fā)可焊接多孔離子傳導(dǎo)膜,使得電堆膜材料的使用面積下降30%、電堆的總成本下降 40%。
已經(jīng)有機(jī)構(gòu)給出了降本預(yù)測,預(yù)計5年內(nèi)釩電池成本將降至2000元/KWh,十年內(nèi)降至1300元/ KWh。如果這個降本速度真能實現(xiàn),釩電池商業(yè)化應(yīng)用的最大障礙將被移除。甚至釩電池發(fā)明人,也來為釩電池儲能站臺。
是老王賣瓜自賣自夸,還是確有其事?時間會告訴我們答案。
除此之外,還有一點(diǎn)筆者想著重強(qiáng)調(diào),相較鋰資源,中國在釩資源的儲量還是比較豐富的,占全球儲量的46.9%。因此相比于鋰電池要去海外收并購、找資源,我國未來釩電池的發(fā)展根本不用看其他國家臉色。
在技術(shù)逐漸成熟+上游資源豐富+降本之路順利,近三年我國釩電池儲能項目規(guī)模逐漸上升。筆者梳理了釩電池的儲能項目,可以說,這些示范項目運(yùn)行情況如何,將很大程度決定釩電池未來十年乃至二十年的發(fā)展。
三、多年前的鋰電池,降本速度如何?
對制造業(yè)來說,成本的下降除了技術(shù)的進(jìn)步,很重要的原因就是規(guī)模的提升。
通過下面這張鋰電池成本下降圖就可以看出,隨著鋰電池在動力電池領(lǐng)域的大規(guī)模推廣和應(yīng)用,鋰電池成本不斷下降,30年前的成本是現(xiàn)在的40倍以上。釩電池作為電化學(xué)儲能中一種安全的儲能方式,也有望復(fù)制鋰電池的降本路徑,迎來彎道超車。筆者是看好釩電池儲能這條細(xì)分賽道的。
最后需要提示的是,釩電池在儲能行業(yè)中尚處于商業(yè)化的初級階段,最終市場將如何演變,仍有一定的不確定性。另外如果隔壁家的孩子鋰電池,解決了自身安全問題,其實對釩電池來說的打擊力度無異于是非常慘重的。
所以,技術(shù)路線的選擇,本身就是一場豪賭。賭對了,就坐上了風(fēng)口,賭錯了,或許就寫入了歷史教科書。
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