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。該電站是國內(nèi)首個100MW級大型電化學儲能國家示范項目，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400MWh，相當于能存放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到近90%，第二位則是電化學儲能，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），電化學儲能技術(shù)能成為很好的補充。

 

電化學儲能技術(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65%-80%）、性能穩(wěn)定、可高頻反復充電等特點，適合用于風光儲電，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年恢復高考后的第一屆學生。在山東大學化學系畢業(yè)后，他遠赴日本學習，相繼獲得九州大學工學碩士和博士學位，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)初步應用在電站調(diào)峰、太陽能儲能、風能儲能等場景，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)化效率達到75%。而當時，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準，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、碳達峰）的背景下，光伏等負責發(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。預計到2025年，鋰電儲能新增裝機有望達到64.1GWh，未來5年復合增長率為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，是電化學儲能成本要下降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)出臺了細則，一大批“風光配儲”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，這一目標并沒有出現(xiàn)。不少業(yè)內(nèi)人士分析認為，這是實際裝機量增長遠超預期的體現(xiàn)，政策也不愿定太量化的目標以限制發(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。