中國儲能網訊：8月24日，由深圳市發(fā)展和改革委員會指導，中國化學與物理電源行業(yè)協會與南方科技大學碳中和能源研究院聯合主辦，100余家機構共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國國際新型儲能技術及工程應用大會與新型儲能技術青年科學家論壇在深圳召開。此次大會主題是“開拓新質生產力，推動儲能產業(yè)高質量發(fā)展”。
在下午的長時儲能技術與應用專場論壇上，大力儲能技術湖北有限責任公司總經理史小虎以《長時儲能技術全釩液流電池降本路徑和產業(yè)化思考》為題做了演講，分別從長時儲能的發(fā)展情況、釩電池的降本路徑、釩電池的產業(yè)化思考以及大力儲能產業(yè)化介紹四方面進行詳細分享。
大力儲能技術湖北有限責任公司總經理史小虎
關于長時儲能的發(fā)展情況。隨著雙碳背景下電力市場的迭代，激發(fā)了儲能的巨大需求，儲能發(fā)展非常迅速，各儲能技術五花八門，液流電池也有很大的增長，但總體來說，液流電池在整個新型儲能中，占比比較小。儲能產業(yè)價值很大，作為新型電力系統(tǒng)的核心支撐技術，儲能在能源轉型，促進電力系統(tǒng)變革，加速技術創(chuàng)新，推動能源產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展等多方面，有很大的價值。從未來儲能的需求來看，長時儲能發(fā)展趨勢明顯，有專業(yè)機構預測，到2050年，長時儲能能夠占到儲能儲電量的95%。
國際上在大力發(fā)展長時儲能，比如2021年組建的全球長時儲能理事會，近年來，歐美國家對于長時儲能，無論在產業(yè)還是項目上，都有很多支持。
我國對儲能發(fā)展也有自己的長遠規(guī)劃，根據《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》，從國家層面來看，2030年儲能多應用場景多技術路線規(guī)?；l(fā)展，滿足系統(tǒng)日內平衡調節(jié)需求；2045年規(guī)?；L時儲能技術取得突破，滿足日以上時間尺度平衡調節(jié)需求；至2060年覆益全周期的多類型儲能協同運行，能源系統(tǒng)運行靈活性大幅提升。無論新能源消納，還是大基地建設、工商業(yè)削峰填谷等，都在儲能方面有很大的需求。目前在三北地區(qū)、東部沿海等很多地方都有4小時乃至更長配置的儲能需求，出臺的政策也很多。
長時儲能的優(yōu)勢，主要在于實現長效儲存多余電力，高效實現能源供應轉移，因此無論電源側、電網側、用戶側，都有很大需求。
長時儲能的裝機一直在加速，全釩液流電池也在不斷增長。長時儲能包括很多種類，物理的、化學的、電化學的。目前形成規(guī)模化、處于產業(yè)化階段的有鋰離子電池，其中主要還是磷酸鐵鋰占了大頭；液流電池領域，無論從技術成熟度、產業(yè)鏈、示范工程、項目落地等方面來講，全釩液流電池是目前發(fā)展最快的；另外就是壓縮空氣儲能，還有抽水蓄能。
關于全釩液流電池，簡單而言，全釩就是正負極都是用釩活性物質實現電能的儲存和釋放，所以相比其他體系，如果容量衰減，它容易恢復或者回收處理。
它的技術特點，第一是本征安全，第二因為只液相反應，使用壽命長，另外資源可持續(xù)，與其他的場景匹配好，現在很多的場景不是采用單一的某一種儲能方式，所以沒有任何一種儲能方式能包打天下，多是幾種儲能方式混搭使用。
釩液流電池的產業(yè)鏈，包括上游原材料、中游電池材料和液流電池裝備以及下游液流電池的具體應用。所以從液流電池本身來講，從資源端到應用場地，主要新能源端，會形成很大的產業(yè)鏈。
從資源來講，全球釩比較豐富，其中中國占據56%，但目前主要的大頭來自于鋼鐵行業(yè)的副產品，且逐漸開始有很多企業(yè)在開采石煤釩礦。所以長期來講，釩資源不缺，并且隨著產業(yè)發(fā)展和供給量的增加，價格也會慢慢趨于穩(wěn)定，這對釩電池的長期發(fā)展很有利。
關于釩電池的降本路徑，初始投資是一方面，另一方面，我們更想從全生命周期的成本來考慮，不但包括初裝成本、損耗和運維等。根據美國能源部發(fā)布的招采公共中所包含的計算公式，關于平均化度電成本測算方式，可以分為幾個方面：一是技術層面，包括了系統(tǒng)效率、對額定的放電時長，循環(huán)次數等。這相當于將性能和成本各方面關聯起來。技術層面我們希望提升整個電堆的能效，電解液的性能、利用率，包括穩(wěn)定性，適配的高效PCS，釩電池相對鋰電來說，電壓范圍寬，目前標準的逆變器不太適用，所以通常采用DC-DC或者開發(fā)定制化的PCS，價格較貴。PCS對整個系統(tǒng)能效有很大的影響，還有優(yōu)化系統(tǒng)的管路設計，優(yōu)化管路以后，可以讓整個系統(tǒng)旁路電流損耗得到很大的降低，還有集成控制策略等，也可以降低成本。
二是產業(yè)角度，系統(tǒng)工藝的合理性和成熟度也是很關鍵的，包括集成化，標準化。
三是制造層面，制造很關鍵，最終交付的是個產品，提升產品的一致性很關鍵。系統(tǒng)基本上是單堆做成模塊，模塊再做成系統(tǒng)。單堆的一致性，首先單電池要做得好，這樣才能保證單堆一致性，此外質量控制，工程設計和實施也非常關鍵。
總體來講，降本的途徑簡單理解就是提升性價比，這是我們當時給一個項目做的測算，包括了土建，我們通常說釩電池儲能系統(tǒng)時，一般會說本體，但對一個交付的產品有可能會考慮外圍，包括土建等，占比最大的是功率單元和容量單元，電堆是功率單元的核心，電解液是容量單元的核心，所以提升電堆功率密度，還有電堆長期運行可靠性和驗證非常關鍵，從度電成本里面看，運維也非常關鍵，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，運維成本就很低，還有適合工業(yè)化的大批量生產，所以電堆方面我們希望盡可能適應機器、工裝夾具，適應工業(yè)化的生產。電解液方面要提升電解液的利用率，第一是自己本體的性能要好，第二與本身的控制策略也有關系，也會影響利用率，第三是穩(wěn)定性，如果電解液性能好，外圍熱的控制方面會減化很多，也使整個成本下降。另外，現在很多以高純釩來做電解液，如果從粗級產品，或直接從礦浸出液來做電解液，將使電解液的成本下降20%左右，現在已有企業(yè)在做。還有很多東西批量以后模具化，也會大幅度降低成本。
總體來講，釩電池降本空間非常大，技術降本是永恒的話題，也是降本的重點。隨著產業(yè)發(fā)展，制程能力的建設和產品標準化，以及商業(yè)模式的創(chuàng)新，都會使釩電池的成本持續(xù)降低?，F在4小時系統(tǒng)本體的成本約在2500元左右，而全釩液流電池降本空間很大，未來可期。
關于產業(yè)化思考。中試成功以后并不一定能很快實現大批量生產和產業(yè)化，還需要應用示范和迭代定型。釩電池是系統(tǒng)，不能有明顯的短板，首先系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行很重要，然后再想辦法迭代，去提升它的性價比，過程中不斷地把資源整合進去，這樣才能打造高性價比的產品。
這是我做釩電池這么多年的心得，也不一定準確。第一要堅持長期主義，遠比想象的復雜，厚積才能薄發(fā)；第二釩電池是系統(tǒng)，做一個產品缺一不可，很多方面必須要解決，包括管道、控制等方面；第三關注技術指標的同時，產品的可靠穩(wěn)定更重要，首先讓它能穩(wěn)定地運行，這個很重要；第四市場角度，整個行業(yè)，包括釩電池、鋰電池比較卷，但沒有真正把釩電池的真正優(yōu)勢體現出來。按照我自己的理解，要從市場角度，挖掘適合釩電池優(yōu)勢的場景很重要；第五性價比的提升永遠在路上，空間很大。
關于大力儲能。大力儲能雖然成立于2022年，但實際上深入行業(yè)時間很早。最早在2002年，中南大學開始研究釩電池，2008年我們現在的控股股東——大力電工在北京開始做釩電池，2012年大力電工收購了原中南大學的釩電池團隊和技術。多年來我們一直持續(xù)投入，進行技術研發(fā)的迭代和產品的定型。2022年為了產業(yè)發(fā)展，單獨剝離出來，成立了大力儲能湖北有限責任公司，至今我們已在這個行業(yè)深耕了16年。目前旗下有四個公司，湖南釩谷是技術有限公司，在湖南長沙，主要負責技術研發(fā)和人才培養(yǎng)；酒泉大力儲能技術有限公司，主要負責裝備生產；甘肅大力儲能材料技術有限公司，主要負責電解液的生產制造；棗陽大力儲能是電解液的生產基地。
大力儲能目前是以湖北的襄陽為中心，也是總部，主要負責電堆生產和棗陽下面的電解液制造，目前電堆和集成產能200MW每年。酒泉基地主要考慮酒泉新能源的稟賦非常好和“一帶一路”時長，包括西北的市場拓展，所以就在酒泉有兩個基地，長沙是研發(fā)中心，北京的銷售中心，研發(fā)人員現在55個人，在湖南長沙。
產業(yè)化技術方面，大力儲能現在已擁有批量化定型單堆35kW，50kW產品，計劃年底量產62.5kW產品，運行電密約在220mA/cm2左右。其中電控、集成也是我們自己研發(fā)制造的。
這是我們電解液的基本情況，最右邊的圖是我們實況圖，一期是1GWh的電解液，現在正在建設，計劃10月底投產。
目前大力儲能擁有200MW產能的電堆自動化生產線，自動化率在85%左右，我們從材料，隔膜的分切裁減檢測都能做到自動化，板框的抓取等也可以實現。
應用案例方面，大力儲能至今在國內外完成了近 20個全釩液流儲能系統(tǒng)示范，產品遠銷新加坡、印度、韓國等地。比如2021年我們自己工廠做了250kW*4h項目，每天不停的運行，三年多保持穩(wěn)定，積累了很多數據和運行經驗，所以讓我們更有信心做50MW的湖北省新型儲能試點項目華潤大力儲能電站項目這是湖北省新型儲能的試點項目，一期是棧房式的，力爭在今年年底建成。
大力儲能在未來幾年內，主要是加強產能建設，加強技術研發(fā)的迭代和工程化的能力，匹配項目的交付，同時加強市場開拓。
深耕釩電池行業(yè)十幾年，我認為做釩電池遠比想象中難，一定要堅持長期主義，既要仰望星空，更要腳踏實地。
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