中國儲能網(wǎng)訊：11月24-26日，由湖南省工業(yè)和信息化廳、湖南省商務(wù)廳、長沙市人民政府、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會聯(lián)合主辦，100余家機(jī)構(gòu)共同支持的湖南（長沙）電池博覽會暨第二屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會在長沙圣爵菲斯大酒店召開。此次大會主題是“新能源、新機(jī)遇、新高度”。
會議期間，組委會邀請了長沙理工大學(xué)教授、長沙理工大學(xué)儲能所所長賈傳坤分享主題報告《大規(guī)模儲能液流電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化思考》。以下是發(fā)言主要內(nèi)容：
賈傳坤：我今天給大家報告的題目是《大規(guī)模儲能鐵硫液流電池產(chǎn)業(yè)化的思考》。
大的背景就不用了，“碳達(dá)峰”、“碳中和”，“雙碳”背景目前儲能遇到了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，可能在座的一些老朋友在一年前長沙同樣的液流電池會的時候，可能也是印象比較深刻。當(dāng)時我說的是在座的會出來中國的首富，因?yàn)楫?dāng)時我給大家也分析了太陽能和風(fēng)能發(fā)展的時候，在2005年無錫尚德的施正光一度成為了首富。他成為首富之后，咱們的能源出現(xiàn)了四個字，氣風(fēng)、氣光。氣風(fēng)、氣光解決不了這個問題怎么辦呢？我們就想到了用分散式移動的能源來消納風(fēng)和光，所以說應(yīng)運(yùn)而生的就是補(bǔ)貼電動汽車。在2009年、2010年的時候一度把比亞迪的王傳福補(bǔ)成了中國首富。回想起來這些大的能源決策背景下，大家會發(fā)現(xiàn)，走到最后儲能反而是現(xiàn)在比較關(guān)鍵核心的技術(shù)。可能在一兩年前我說在座的各位企業(yè)家會出來中國首富，大家可能覺得笑笑就可以了，做做夢，夢想總是有的，萬一哪天成了。
經(jīng)過今年的形勢，在座的各位可能都感受到了，尤其是以釩電池為代表的液流電池，在今年是經(jīng)歷了，反正是我職業(yè)生涯以來最火爆的一年。每天看到這個新聞，開玩笑，我做了十幾年液流電池，我每天都感覺我身價過億，是億萬富豪了，因?yàn)槊刻炖锩娴娜谫Y都是幾十億、上百億。當(dāng)然這是一個好事，2019年儲能最冷的時候，韓國電站起火爆炸，大家都覺得是到了儲能的低谷、冰點(diǎn)期，我給大家打氣、鼓勁，因?yàn)槲覉?jiān)信大規(guī)模儲能是未來主要的爆發(fā)點(diǎn)。
現(xiàn)在形勢比較火爆的情況下，我想著給大家潑點(diǎn)冷水，因?yàn)橐毫麟姵仡I(lǐng)域發(fā)展了這么多年，也經(jīng)歷了種種轉(zhuǎn)折點(diǎn)的事件，在好的形勢下經(jīng)不起太多的折騰了，如果再折騰的話，在“雙碳”這么好的情況下，大家把它折騰完蛋了，我想在座的各位都是做液流電池的，可能都要轉(zhuǎn)行了。在這里我也呼吁大家，液流電池的路線很多，在現(xiàn)在的大規(guī)模儲能爆發(fā)的龐大市場體系下，每一種液流電池都會找到它合適的應(yīng)用場景。都會形成一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈，為什么呢？大家可以看看鋰電池的三元鋰電和磷酸鐵鋰，中間也是經(jīng)歷了多長時間的斗爭。現(xiàn)在大家可以看，磷酸鐵鋰有比亞迪，三元有寧德時代，所以我想我們液流電池也會經(jīng)歷20年前鋰電池經(jīng)歷的一個過程。未來我是比較有信心的，每一種液流電池可能都會孵化若干有代表性的知名上市公司，包括今天楊總也在，銀峰的吳總也在，這都是潛在的。
“雙碳”就是二氧化碳達(dá)到一個平衡，老話常談，傳統(tǒng)的化石燃料、新能源。新能源不連續(xù)、不穩(wěn)定，在電網(wǎng)側(cè)俗稱垃圾電必須經(jīng)過大規(guī)模儲能的裝置把它轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)、安全的電，才能實(shí)現(xiàn)它有效的應(yīng)用。很早大家講液流電池的時候就說它是一個大型的電力銀行，就類似于電力部門的五大行。尤其是習(xí)主席在這兩年很多場合提的“兩個安全”，一個是能源安全，一個是糧食安全。能源安全，習(xí)主席在去年時說把能源的飯碗端在自己手上，怎么端？就是把電高質(zhì)量、高安全的使用，而不是早期的有電用、沒電用的概念。應(yīng)運(yùn)而生的就是在“雙碳”背景下，儲能是最關(guān)鍵、最核心的技術(shù)。
隨著“雙碳”提出儲能重要性的突出，出來了哪些政策呢？這是我今年上半年統(tǒng)計(jì)的，我現(xiàn)在都統(tǒng)計(jì)不完了，每天都有新的政策，必須有代表性的就是國務(wù)院的“1+N”的政策體系，把大規(guī)模儲能提到非常高的地位。儲能很重要，怎么干？怎么去推動儲能的發(fā)展呢？不會出現(xiàn)像補(bǔ)貼太陽能、風(fēng)能和電動汽車那樣豪放式、一刀切的補(bǔ)貼了，所以說現(xiàn)在出現(xiàn)了兩種刺激性的政策，一個是電網(wǎng)側(cè)的拉大、峰谷差價，讓你有利可圖。另外就是發(fā)電側(cè)，風(fēng)光在招標(biāo)的時候，基本上全國招標(biāo)有5-20%不等，必須配儲能，這也是現(xiàn)在所有的國企、央企為了爭取在2025年達(dá)峰，現(xiàn)在都在跑馬圈地做風(fēng)和光，但是風(fēng)和光剛才講了必須配備儲能。我想在后面3-5年內(nèi)，5-20%是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，可能比例會大幅度提升，儲能的市場又會迎來一次爆發(fā)式的劇增。這是上半年于總預(yù)計(jì)2025年是55GWh，可能這個數(shù)字要翻幾倍了，因?yàn)楝F(xiàn)在儲能的形式是日新月異，每天都在變化。我想在座的各位可能比我更了解儲能市場的重要性。
儲能就是在幾大側(cè)的應(yīng)用，這個我就不講了，各位都是專家，它說白了就是大規(guī)模的電力銀行，沒有這個電力銀行，可能就跟金融界通貨膨脹一樣。在這么好的形勢下，尤其是前段時間能源局出臺了一個文件，但是那個文件我是辯證的看它，因?yàn)檎f了三元鋰電和鈉硫，在儲能上是不能應(yīng)用的，磷酸鐵鋰在人員密集區(qū)要慎用，但是我看它是辯證的去看，因?yàn)殇囯姵刈鳛閮δ?，?yīng)該以規(guī)模來界定它使用的場景。在新形勢下，大規(guī)模儲能對電池的安全性和性價比提出了更高的要求。在這種情況下，液流電池本身最大的特點(diǎn)就是安全，不會起火爆炸，如果你的電解液體系是比較溫和、中性的體系，你在關(guān)鍵的時刻還能起到滅火的作用。但是目前傳統(tǒng)的液流電池，可能在座的基本上大部分都是做釩電池的，咱們的確要客觀的說釩電池，還有液流電池的投入成本低，一直是被其他電池領(lǐng)域在拿來說故事的，但是因?yàn)槠髽I(yè)家和社會上的資本都是關(guān)注投資回報期的，所以一說這個事情的時候就說液流電池比較貴，但是沒問題，說我們貴是好事，促進(jìn)我們進(jìn)步，要辯證看待這個問題。怎么辦呢？
我2018年回國的時候，研究工作者大家都在尋找儲量豐富、便宜的液流電池體系，有水系，有錳、鈦、鐵、鉻，還有鐵硫、鋅鐵，發(fā)展得很多。我今天主要給大家想分享的就是我們在2017年做的體系，就是一個中性的鐵硫的液流電池體系，為什么要做這個體系，因?yàn)楫?dāng)時正好經(jīng)歷五氧化二釩，釩的價格從幾萬塊錢一噸漲到了幾十萬塊錢一噸，我不知道有沒有融科，融科應(yīng)該體會比較深，就是在2017年、2018年、2019年漲價的時候，當(dāng)時對釩電池的打擊是比較大，所以我回國之后，我就給來找我合作的朋友說了一句話，沒有釩礦我就堅(jiān)決不搞釩電池體系，我只做關(guān)鍵材料。也基于這個背景，我們就在找儲量比較豐富的元素，第一直觀的反應(yīng)鐵是儲量比較多的。硫元素是一個多價態(tài)，儲量也非常豐富、非常便宜，尤其咱們湖南對硫還是比較有優(yōu)勢的，瀏陽煙花走遍世界。當(dāng)時也要借助這個東西來說一些故事，所以說液流電池商業(yè)化的關(guān)鍵材料，我總結(jié)就是這幾大要素，一個是能量功率成本和壽命，我個人把它定義成液流電池產(chǎn)業(yè)化的黃金三角法則，可能不對，請大家批評指正。
在2017年的時候我們就展示出了世界上第一個中性的鐵硫的液流電池，它的定位相對低一些，有0.97伏，但是有一個主要的優(yōu)勢就是它成本低，鐵和硫的成本是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于釩，我們做的過程中也擔(dān)心液流電池正負(fù)級的元素不一樣，會有交叉污染，但是我們做了大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鐵和硫分子的尺寸相對大一些，膜之間的滲透、交叉污染會非常小，所以說鐵和硫的體系，它的庫倫是一直接近百分之百的。我們做了大量的實(shí)驗(yàn)，也驗(yàn)證了這個機(jī)會，這對我們來說是非常好的優(yōu)勢，它如果解決了交叉污染，電解液的回收再利用就會少了很多制約點(diǎn)。鐵、硫剛才介紹了又便宜、又穩(wěn)定，還是中性的，是不是理想的方案？現(xiàn)階段我跟大家說它的功率密度還是非常小的，它現(xiàn)在電密只能保證在50的電流密度下，它的效率達(dá)到80%。這樣帶來了什么結(jié)果？電堆的功率成本會比釩電池的高1-2倍，所以第一代的產(chǎn)品做了一個整體的核算，如果到8小時以上的話，它系統(tǒng)的成本可以到2750，10小時可以到1300。在這種情況下，相對于磷酸鐵鋰和其他體系還是比較有競爭力的，我們就開發(fā)了電極膜雙極板材料，按進(jìn)一步提高它的功率密度，降低成本。我們現(xiàn)在可以做到80-100電力的情況下，可以保證它8小時以上，它的成本就可以降到2000塊錢。10小時以上可以到1700塊錢，這是一個非常有競爭力的數(shù)字，但是在8小時以前，目前我們和釩電池還是有一定的差距，這個必須客觀的說。
對于目前來說，對于6小時、8小時以前的市場，我們可以兼顧做一些，肯定還是釩電池主戰(zhàn)場。有做鐵的，我們現(xiàn)在最常用的是鐵硫化鉀的，大家都知道哈佛大學(xué)用了正極的鐵硫化鉀，它的溶解度只能到0.4摩爾，很低。這就導(dǎo)致了整個電池體系的能量密度比較低，如果在北上廣深這種地區(qū)做一個大規(guī)模電站這樣落地的話，這個成本就會增加了。我們就嘗試了一個很巧妙的辦法，在正極鐵的一側(cè)，合成了一個鐵的固體，利用了氧化還原靶向的反應(yīng)作為一個媒介，讓鐵的固體在儲液罐里就可以存儲能量，現(xiàn)在就相當(dāng)于正極鐵的溶解度可以提升到11.04摩爾，這是一個什么概念呢？相當(dāng)于比哈佛大學(xué)提升200倍、300倍，我們可以做到能量密度達(dá)到260瓦時每升，溶解鐵之后，有些鐵可以沉浸到正極的電極上，對整個系統(tǒng)的功率有一個促進(jìn)的作用，因?yàn)槎际且粋€氧化還原靶向促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)過程。它的功率會進(jìn)一步的提升，基于這個體系，大家看右下角，我們可以做到8小時1500塊錢，10小時就是1300塊錢，4個小時也可以做到2500塊錢每千瓦時，所以還是有一定的競爭力的。和磷酸鐵鋰比也是不怕的。包括2019年的時候，我都跟大家講鋰電池的漲價是必然的，指數(shù)會爆漲，那時候別人都在說我開玩笑，結(jié)果現(xiàn)在事實(shí)證明我說得還是對的。所以我們對這個體系還是比較有信心的，因?yàn)樗欠浅７€(wěn)定的。
現(xiàn)在我們主要在做的事情就是電極、隔膜、雙極板，還有溶液的回收再利用，這塊工作，我們正在做這部分，把整個鏈條打全了，這樣就是一款有絕對競爭力的重大規(guī)模儲能的體系。在膜的工作給各位匯報一下，我們開發(fā)了國產(chǎn)的膜，這個膜只能用在我們鐵的體系，用在釩的體系效果不好。鐵的體系我可以很自豪的說比杜邦的膜效果還好，因?yàn)槲覀兪氰F和硫的體系，包括鋅鐵的體系。2021年的時候山東聯(lián)盟化工集團(tuán)投了1.12億建了年產(chǎn)10萬平的膜產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在在擴(kuò)產(chǎn)，今年底的產(chǎn)線會完全建好。還是那句話，它只適合腐蝕性小的，在酸性體系里面，這個膜的穩(wěn)定性還是抗不住的。在堿性和中性體系的是沒有問題的，如果在座的有做堿性和中性體系膜的歡迎大家來交流合作。另外電極這塊我們也做了世界上首款石墨烯的電級材料，當(dāng)然這是2019年報道的石墨烯，現(xiàn)在我們石墨烯已經(jīng)做得更好了，可以在碳纖維上長了很漂亮、很均勻的石墨烯材料，它對鐵和硫的促進(jìn)催化有非常高的提升。當(dāng)然硫那一側(cè)是比較復(fù)雜的，我們也做了一些氧化物的探索，目前效果還是很不錯的。
電解液這塊就非常簡單了，它不需要這么復(fù)雜，我們只需要鐵和硫的原材料做一個配方混一下就可以達(dá)到很好的效果，目前合作的公司這邊也有產(chǎn)品。總結(jié)，液流電池在劉素琴這邊我還是一個新兵，我是2007年開始做的，2009年做的小電堆，回國以后我們直接就做了5000W電堆小的示范。
天時地利剛才都說了，成一件事最主要的就是人和，所以在這個過程中接觸了湖南創(chuàng)達(dá)儲能科技公司，他們謝董事長是一個比較有情懷的企業(yè)家，在十幾年前太陽能不火的時候大量的資金投了太陽能，最后技術(shù)輸出成就了溶劑，所以在儲能方面我們也是比較投緣，志向相投的人就能把這個事情搞起來。目前我們在長沙有一個在建100兆瓦鐵硫體系的產(chǎn)線，希望在座的各位有時間去交流、指導(dǎo)。我對這個電池是比較有信心的，我定義的一句話是“鐵血丹心，中流砥柱”，我們的目標(biāo)，結(jié)合湖南的“三高四新”，我們想把創(chuàng)達(dá)打造成引領(lǐng)世界的鐵硫液流電池技術(shù)高地，也希望在座做液流電池關(guān)鍵材料的企業(yè)朋友和高校的（朋友）能夠給我們多多的支持和合作，也歡迎大家來企業(yè)指導(dǎo)工作。
總結(jié)一下，我們在電極、隔膜、電解液體系做了初步的探索，目前我們爭取3-5年能夠打造鐵硫液流電池的目標(biāo)，最終電池的成本，在8小時以上，我們想讓它降到1000塊錢的成本，這是我們的目標(biāo)，目標(biāo)當(dāng)然要定得遠(yuǎn)大一些，8小時以上。有個前提，我們在4小時的時候目標(biāo)是2000塊錢一千瓦時，整個系統(tǒng)度電成本爭取做到一毛五到一毛。（圖）這一頁圖我本來想刪掉的，我不想講，因?yàn)槲遗碌米镤囯姷囊粋€企業(yè)，但是我必須得講，為什么？因?yàn)樵诒本┐蠹t門爆炸之前，我當(dāng)時說小規(guī)模儲能在5-10年內(nèi)會是鋰電、鈉電的天下，當(dāng)時我定了一個門檻小規(guī)模是20兆瓦，結(jié)果我講完之后一周北京大紅門爆炸，那個事件大家可能都知道，那是個里程碑的（事件）。所以我也呼吁國企、央企做儲能電站的時候一定要守住安全的底線，因?yàn)槲矣X得鋰電池它先天性的特點(diǎn)，上了一定的規(guī)模，尤其現(xiàn)在電池管理系統(tǒng)的技術(shù)管理水平，特斯拉在澳大利亞的磷酸鐵鋰電站還找了五天，我想咱們國內(nèi)的企業(yè)電池管理系統(tǒng)的水平還達(dá)不到特斯拉的水平。所以說現(xiàn)在我把它定義10兆瓦級別以下，5-10年內(nèi)肯定是鋰電、鈉電搭配的天下。但是在10兆瓦以上，中大規(guī)模儲能領(lǐng)域，安全是第一要素，為什么呢？因?yàn)槲覀兊某霭l(fā)點(diǎn)就是能源安全，如果你不以總目標(biāo)為目標(biāo)的話，犧牲了安全為代價，我想這和國家的大方針是相反的。所以說大規(guī)模儲能，我不給出答案，我只說液流電池會是一個潛在的解決方案，不管哪一種液流電池在中大規(guī)模儲能都會有一席之地，我也呼吁做液流電池的各位朋友大家團(tuán)結(jié)一致，把市場真正的做實(shí)、做大，我們每一個人都會跟著沾光的。
我希望液流電池做得比鋰電還紅火，也出來幾個比亞迪、寧德時代這種企業(yè)。我也相信在座的楊總、楊大偉老總，還有吳董都是有潛力的。（圖）這個是當(dāng)時長沙市的市長胡忠雄市長去我實(shí)驗(yàn)室的時候，后來我們報告就出了一個長沙市先進(jìn)儲能的三年規(guī)劃，當(dāng)然現(xiàn)在是升級版了，后來疫情期間他去了貴州，現(xiàn)在是貴州省常委，他對這個事情還是比較支持的，在2019年儲能比較冷的時候長沙市就出臺了先進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)鏈的文件。（圖）這是工信廳的張廳長去我們那邊，這是自主的鐵硫示范。（圖）這是科技廳廳長去我們那邊，也是對鐵硫的體系非常關(guān)心的。（圖）這是當(dāng)時湖南省委常委省委秘書長張劍飛去到我們那邊，他是個學(xué)術(shù)性的領(lǐng)導(dǎo)，比較了解液流電池，他對我們加固體的鐵硫是點(diǎn)了贊的，因?yàn)樗容^了解鐵硫電池。（圖）這是我們團(tuán)隊(duì)的組成，依托湖南省第一批的團(tuán)隊(duì)，目前高校里面唯一的團(tuán)隊(duì)。
最后，每一種液流電池都是有好的、爆發(fā)式的前景，我歡迎大家去實(shí)驗(yàn)室，去創(chuàng)達(dá)指導(dǎo)交流，我也有信心，在座各位液流的，我們都可以把這個市場做好，謝謝大家！
