中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能市場(chǎng)技術(shù)路線或?qū)l(fā)生變化。
日前，國(guó)家能源局綜合司發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（2022年版）（征求意見稿）》（以下簡(jiǎn)稱《征求意見稿》）中提到：中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動(dòng)力電池。
據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能方案主要包括抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和電化學(xué)類儲(chǔ)能。其中，電化學(xué)類儲(chǔ)能又具體分為鉛酸電池、鈉硫電池、液硫電池和鋰離子電池等。招銀國(guó)際研報(bào)數(shù)據(jù)顯示，抽水儲(chǔ)能是當(dāng)前儲(chǔ)能的絕對(duì)主力，市場(chǎng)份額為86.3%，而鋰離子電池為11.21%。不過隨著風(fēng)光發(fā)電規(guī)模提升，以鋰電池為代表的新型電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)前景廣闊。數(shù)據(jù)顯示，在新型儲(chǔ)能中鋰離子電池占比為90%。
“從當(dāng)前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能發(fā)展情況看，使用三元鋰電池的情況比較少；而鈉硫電池也是國(guó)外廠家主推的技術(shù)，國(guó)內(nèi)落地的情況并不多。因此，《征求意見稿》關(guān)于這一條的相關(guān)規(guī)定，從目前來看對(duì)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展暫時(shí)影響有限。”中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)秘書長(zhǎng)劉勇表示。
三元鋰、鈉硫電池出于安全性考慮被剔除
此次被“除名”的三元鋰電池和國(guó)內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目廣為使用的另一大技術(shù)路線磷酸鐵鋰電池同屬鋰電池。相較而言，前者的最大優(yōu)勢(shì)為能量密度高，通?？梢杂酶俚臄?shù)量達(dá)到更高的儲(chǔ)電效果。不足是三元鋰電池穩(wěn)定性較為一般，循環(huán)壽命也較低。
磷酸鐵鋰電池則與之相反，電壓平臺(tái)較低，儲(chǔ)能密度較為一般，但優(yōu)勢(shì)是磷酸鐵鋰電池?fù)碛懈玫姆€(wěn)定性，甚至能通過擠壓、穿刺、高溫運(yùn)行測(cè)試，壽命也遠(yuǎn)高于三元鋰電池，通常可達(dá)3000~5000次。
另一被剔除出儲(chǔ)能電池領(lǐng)域的技術(shù)路線鈉硫電池則歸屬于鈉電池領(lǐng)域，但其技術(shù)路線與主流鈉離子電池路線存在較大差異。其正極為液態(tài)（熔融）硫，負(fù)極為（熔融）鈉，兩者通過固態(tài)氧化鋁陶瓷分離開，電解質(zhì)只允許正鈉離子通過和硫結(jié)合形成多硫化物。鈉硫電池具有比能量高、功率特性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無自放電、設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。但鈉硫電池在充電狀態(tài)下需要一定的加熱保溫，在放電狀態(tài)下還需要良好的散熱設(shè)計(jì)，存在運(yùn)行環(huán)境要求苛刻，散熱要求高等問題。
國(guó)泰君安研報(bào)認(rèn)為，三元鋰電池、鈉硫電池被剔除中大型電化學(xué)儲(chǔ)能的可選方案，是因?yàn)殡m然具有較高的能量密度，但是二者實(shí)用安全性較差。其中，三元材料由于結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，容易發(fā)生熱失控；鈉硫電池則采用高溫的熔融硫、金屬鈉，一旦陶瓷隔膜破裂極易發(fā)生爆炸。
《征求意見稿》還提出，中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不宜選用梯次利用動(dòng)力電池。選用梯次利用動(dòng)力電池時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評(píng)估。
事實(shí)上，去年9月，國(guó)家能源局在發(fā)布的《新型儲(chǔ)能項(xiàng)目管理規(guī)范（暫行）》中，就將新建動(dòng)力電池梯次利用儲(chǔ)能項(xiàng)目的要求更新為：“在電池一致性管理技術(shù)取得關(guān)鍵突破、動(dòng)力電池性能監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)體系健全前，原則上不得新建大型動(dòng)力電池梯次利用儲(chǔ)能項(xiàng)目。”
中國(guó)物資再生協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)高延莉認(rèn)為，此次《征求意見稿》再次強(qiáng)調(diào)對(duì)梯次動(dòng)力電池的限制態(tài)度，主要原因是當(dāng)前梯次利用電池本身就是電容量不足被淘汰下來的，其中80%左右的電池來源于報(bào)廢或者故障的汽車電池。盡管從資源節(jié)約的角度而言，發(fā)展梯次利用動(dòng)力電池作用明顯，但實(shí)際運(yùn)行的過程中暴露出很多問題。所以當(dāng)前政策一直強(qiáng)調(diào)要做好篩選和安全評(píng)估。但如果完全按照規(guī)范要求，必要時(shí)更換電池包里的組件，在經(jīng)濟(jì)效益上又失去了梯次利用的優(yōu)勢(shì)。
液流、鈉離子電池或?qū)⑹芤?/strong>
上述幾類電池被排除后，又有一批替代技術(shù)路線備受關(guān)注。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，液流電池和鈉離子電池未來或?qū)⑹芤?。其中，液流電池在?chǔ)能方面的主要應(yīng)用有全釩液流電池和鋅溴液流電池，從具體應(yīng)用上來看，目前投運(yùn)項(xiàng)目較多的主要是釩電池。
申萬宏源分析認(rèn)為，釩電池作為液流電池的典型代表，其充放電過程主要通過電解液中不同價(jià)態(tài)釩離子的電化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，具有更高的安全性，兼具長(zhǎng)壽命、大容量的特點(diǎn)，能方便應(yīng)用模塊化管理，不過能量密度低導(dǎo)致重量和體積較大，因而目前更適合用于大型儲(chǔ)能場(chǎng)景，未來在小型化、生活化場(chǎng)景的應(yīng)用仍需技術(shù)進(jìn)步。
在鑫欏資訊分析師張金惠看來，釩電池的初裝成本偏高，通常是鋰電池的兩到三倍。而且由于產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，規(guī)模較小，其電解液價(jià)格波動(dòng)比較劇烈，整體偏高。不過隨著使用時(shí)長(zhǎng)的拉升，其全生命周期成本優(yōu)勢(shì)將逐漸顯現(xiàn)。因此，釩電池更適合應(yīng)用于靜態(tài)儲(chǔ)能系統(tǒng)和長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
此外，鈉離子電池也被認(rèn)為是儲(chǔ)能項(xiàng)目中鋰電池的有力替代者。據(jù)了解，鈉元素在地殼中豐度為2.3%，位居所有元素第六位，顯著高于鋰元素的0.0017%。這也體現(xiàn)在原材料成本上，目前金屬鈉價(jià)格為1.9萬元/噸、碳酸鈉價(jià)格為0.3萬元/噸，顯著低于金屬鋰的298萬元/噸、碳酸鋰的48.4萬元/噸。
同時(shí)，鈉電池在安全性、低溫性能上都有較好表現(xiàn)。不過當(dāng)前鈉離子電芯的能量密度約為100Wh~150Wh/kg，與磷酸鐵鋰電池相比仍存在一定差距。
麥肯錫預(yù)測(cè)，2025年全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（8小時(shí)以上）累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到30~40GW，2040年將達(dá)到1.5~2.5TW（是目前全球儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)量的8~15倍）。另據(jù)Guidehouse Insights數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2031年全球釩電池每年新增裝機(jī)量將達(dá)到32.8GW（2022年預(yù)計(jì)約1.6GW），2022~2031年復(fù)合增長(zhǎng)率為41%。
