中國儲能網(wǎng)訊：預(yù)計(jì)到2025年，中國新型儲能累計(jì)裝機(jī)或?qū)⒊^70GW，產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈?zhǔn)袌龊嫌?jì)規(guī)模將達(dá)萬億元。
8月24日，2024碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會與新型儲能技術(shù)青年科學(xué)家論壇在深圳正式舉辦。大會開幕式上，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會副秘書長/清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院研究員、綠色儲能研究所所長陳永翀做了題為《新型儲能技術(shù)發(fā)展方向探討》的主題報(bào)告演講。
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會副秘書長、清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院研究員、綠色儲能研究所所長陳永翀
陳永翀?jiān)趫?bào)告中介紹，截至2024年5月，中國新型儲能投運(yùn)裝機(jī)規(guī)模超38GW。新型儲能電站逐步呈現(xiàn)集中式、大型化趨勢，100MW以上的項(xiàng)目裝機(jī)占比54.8%。預(yù)計(jì)到2025年，中國新型儲能累計(jì)裝機(jī)或?qū)⒊^70GW，產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈?zhǔn)袌龊嫌?jì)規(guī)模將達(dá)萬億元。預(yù)計(jì)到2030年，中國新型儲能累計(jì)裝機(jī)或?qū)⒊^220GW，產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈?zhǔn)袌龊嫌?jì)規(guī)模將超過三萬億元。
2024年6月G7環(huán)境部長會議提到，2030年的全球儲能規(guī)模設(shè)定為1500GW，比起2022年的230GW翻了6倍以上。國際能源署表示，電池的“快速擴(kuò)張”對于實(shí)現(xiàn)COP28的能源目標(biāo)至關(guān)重要。該機(jī)構(gòu)預(yù)期，在未來新增儲能中，電池將占據(jù)9成增量。目前（鋰離子）電池儲能度電成本0.4~0.45元/度，預(yù)計(jì)2026~2030年降至0.2~0.3元/度，低于抽水蓄能度電成本。
會議現(xiàn)場
陳永翀表示， 目前鋰電儲能存在三個瓶頸問題，希望能有綜合方案加以解決：
第一，電芯級別的本質(zhì)安全，電芯不能熱失控和燃燒爆炸。目前鋰電儲能還做不到這一點(diǎn)，因此大家對于鋰電用于未來大規(guī)模儲能心存疑慮。
第二，鋰電儲能的度電成本問題。盡管經(jīng)過2023年“卷”的狀態(tài)，由原來0.6元/度電降到現(xiàn)在0.4元/度電，但還是貴，希望未來能降到0.2~0.3元/度電。
第三，鋰電池的回收問題。特別是磷酸鐵鋰電池的回收，若采用傳統(tǒng)的酸堿液浸漬回收，存在污染風(fēng)險(xiǎn)且回收成本高，產(chǎn)業(yè)無法可持續(xù)發(fā)展。
“安全是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)是核心，綠色是保障。”陳永翀?zhí)岢?，我們能不能站在鋰電儲能“巨人”的肩膀上，進(jìn)一步專門針對儲能的應(yīng)用場景來去做創(chuàng)新工作，開發(fā)真正意義上的儲能專用電池？
“安全是基礎(chǔ)?！蹦壳颁囯妰δ軌蜃龅侥＝M級別的消防措施，即萬一某個電芯出現(xiàn)熱失控和燃燒，再采用布置在模組里的消防系統(tǒng)，將該電芯降溫，隔絕空氣，盡量控制熱失控不要蔓延到模組里的其他電芯。但因?yàn)槭窃陔娦就膺呑鱿?，即使明火撲滅了，電芯?nèi)部化學(xué)反應(yīng)還在繼續(xù)，如果消防劑量不夠的話，后面還有可能死灰復(fù)燃，這是目前鋰電儲能的安全隱患問題。
因此，我們要發(fā)展電芯級別的本質(zhì)安全技術(shù)，即在電芯熱失控之前有措施防止電芯發(fā)展到熱失控，確保電芯不會熱失控，也就杜絕了燃燒和爆炸。
陳永翀說，本質(zhì)安全不等同于絕對安全。所以不能往“絕對安全”這個方向發(fā)展儲能，這是死胡同，也沒有必要。因?yàn)槔碚撋现v，任何含能量的載體都不可能做到絕對安全。但是有可能做到本質(zhì)安全。也就是電芯可以出問題，可以短路，可以有其他安全故障，但是絕對不要讓它熱失控?zé)饋?，即在正常工作條件和一定濫用條件下，電芯都不能發(fā)生熱失控，更不能發(fā)生燃燒和爆炸，這是電芯級別的本質(zhì)安全含義。鋰電儲能最早是從艙級消防水平發(fā)展到現(xiàn)在模組級別的安全控制，未來方向一定是往電芯級別的本質(zhì)安全發(fā)展。
陳永翀介紹，鋰離子電池電芯級別的本質(zhì)安全控制思路有兩個，一個是車用動力電池的固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)，另一個是電力儲能電池的安全劑注入電芯內(nèi)部技術(shù)，也就是半開放鋰漿儲能專用電池目前可以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。該技術(shù)原理是在電池的熱失控之前通過注入安全劑到電芯內(nèi)部直接進(jìn)行降溫，防止電芯發(fā)生熱失控，從而杜絕電池燃燒和爆炸。這是目前能夠徹底解決鋰電儲能本質(zhì)安全問題的重要技術(shù)創(chuàng)新。
“經(jīng)濟(jì)是核心”。開發(fā)新型儲能技術(shù)，不能僅僅考慮安全問題的解決，還要兼顧經(jīng)濟(jì)性。關(guān)于經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)業(yè)經(jīng)過一年多的“卷”，特別原材料和電芯價(jià)格大降價(jià)的這個“卷”，鋰電儲能度電成本已經(jīng)由原來2022年的6毛每度電降到4毛每度電。未來我們還希望度電成本還能夠再降一些，降到2毛~3毛。怎么降？如果一味靠壓榨上游材料配件的價(jià)格來降低儲能度電成本，整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展將是不可持續(xù)的。因此，需要發(fā)展修復(fù)再生技術(shù)，延長儲能系統(tǒng)壽命，降低全生命周期度電成本。因此，我們開發(fā)半開放鋰漿儲能專用電池，通過電芯內(nèi)部極片的微觀材料和微觀結(jié)構(gòu)的改變，結(jié)合半開放的電池結(jié)構(gòu)，可以對電池進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)的要點(diǎn)有兩個：
第一點(diǎn)，更換電解液，這是業(yè)界公認(rèn)的、有再生效果的途徑之一。
第二點(diǎn)，是非常難的、有創(chuàng)新度的，就是SEI膜的削減，同時(shí)結(jié)合補(bǔ)鋰技術(shù)對電池進(jìn)行修復(fù)延壽，這是新的方向。通過修復(fù)延壽把電池儲能壽命延長到15年以上，降低儲能度電成本至2毛左右。修復(fù)延壽是電池儲能一個重要的發(fā)展方向。針對綠色儲能技術(shù)未來發(fā)展方向，陳永翀認(rèn)為需要從四個方面創(chuàng)新：長效設(shè)計(jì)、低碳制造、高效運(yùn)維和綠色回收。其中，綠色回收最為重要。現(xiàn)在有很多團(tuán)隊(duì)都在開發(fā)綠色修復(fù)回收技術(shù)，將回收磷酸鐵鋰顆粒修復(fù)再生后，重新應(yīng)用于新電池的制造，這是重要的綠色回收技術(shù)方向。然而現(xiàn)在的問題不在于技術(shù)不過關(guān)，而在于回收材料——我們通俗稱為“黑粉”，太臟了，雜質(zhì)太多了，導(dǎo)致沒有辦法用修復(fù)顆粒的方式進(jìn)行回收再生。因此，半開放鋰漿儲能專用電池的長效設(shè)計(jì)里，我們進(jìn)行自洽性材料設(shè)計(jì)，也就是未來這個電池回收的時(shí)候，里面的關(guān)鍵材料顆粒不能受到污染，可以通過水洗回收粉體后，再進(jìn)行顆粒修復(fù)。當(dāng)然要達(dá)到這樣的效果，里面的材料體系是要變化的，與傳統(tǒng)鋰電池材料體系要有所不同。水洗回收是未來綠色回收的重要產(chǎn)業(yè)方向。
陳永翀結(jié)合上述技術(shù)創(chuàng)新方向詳細(xì)介紹了半開放鋰漿儲能專用電池，這是?種采用多孔超厚漿料電極的大容量長時(shí)儲能鋰離子電池，電池殼體設(shè)有管道與外部安全系統(tǒng)和再生系統(tǒng)連接。這種超大容量千安時(shí)儲能專用鋰離子電池，具有三大技術(shù)革新，即本質(zhì)安全、修復(fù)延壽、綠色回收。目前已經(jīng)建設(shè)100MWh中試放大生產(chǎn)線，7月底已經(jīng)試生產(chǎn)了第一批產(chǎn)品，通過了安全測試，今年下半年將陸續(xù)開展商業(yè)示范應(yīng)用。
陳永翀判斷，再有五年左右的時(shí)間，針對不同儲能應(yīng)用場景的幾大技術(shù)路線將基本定型。特別是2023年鋰電上游材料和中游設(shè)備的大降價(jià)，基本奠定了基于磷酸鐵鋰材料的新型儲能成本優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)一步開發(fā)高安全大容量儲能專用電池是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
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