中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：8月24日，由深圳市發(fā)展和改革委員會(huì)指導(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)與南方科技大學(xué)碳中和能源研究院聯(lián)合主辦，100余家機(jī)構(gòu)共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國(guó)國(guó)際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)與新型儲(chǔ)能技術(shù)青年科學(xué)家論壇在深圳召開(kāi)。此次大會(huì)主題是“開(kāi)拓新質(zhì)生產(chǎn)力，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”。
在下午的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用專場(chǎng)論壇上，大力儲(chǔ)能技術(shù)湖北有限責(zé)任公司總經(jīng)理史小虎以《長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)全釩液流電池降本路徑和產(chǎn)業(yè)化思考》為題做了演講，分別從長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展情況、釩電池的降本路徑、釩電池的產(chǎn)業(yè)化思考以及大力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化介紹四方面進(jìn)行詳細(xì)分享。
大力儲(chǔ)能技術(shù)湖北有限責(zé)任公司總經(jīng)理史小虎
關(guān)于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展情況。隨著雙碳背景下電力市場(chǎng)的迭代，激發(fā)了儲(chǔ)能的巨大需求，儲(chǔ)能發(fā)展非常迅速，各儲(chǔ)能技術(shù)五花八門，液流電池也有很大的增長(zhǎng)，但總體來(lái)說(shuō)，液流電池在整個(gè)新型儲(chǔ)能中，占比比較小。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)價(jià)值很大，作為新型電力系統(tǒng)的核心支撐技術(shù)，儲(chǔ)能在能源轉(zhuǎn)型，促進(jìn)電力系統(tǒng)變革，加速技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展等多方面，有很大的價(jià)值。從未來(lái)儲(chǔ)能的需求來(lái)看，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展趨勢(shì)明顯，有專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2050年，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能能夠占到儲(chǔ)能儲(chǔ)電量的95%。
國(guó)際上在大力發(fā)展長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，比如2021年組建的全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)，近年來(lái)，歐美國(guó)家對(duì)于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，無(wú)論在產(chǎn)業(yè)還是項(xiàng)目上，都有很多支持。
我國(guó)對(duì)儲(chǔ)能發(fā)展也有自己的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，根據(jù)《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》，從國(guó)家層面來(lái)看，2030年儲(chǔ)能多應(yīng)用場(chǎng)景多技術(shù)路線規(guī)?；l(fā)展，滿足系統(tǒng)日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)需求；2045年規(guī)?；L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)取得突破，滿足日以上時(shí)間尺度平衡調(diào)節(jié)需求；至2060年覆益全周期的多類型儲(chǔ)能協(xié)同運(yùn)行，能源系統(tǒng)運(yùn)行靈活性大幅提升。無(wú)論新能源消納，還是大基地建設(shè)、工商業(yè)削峰填谷等，都在儲(chǔ)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(shí)乃至更長(zhǎng)配置的儲(chǔ)能需求，出臺(tái)的政策也很多。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)，主要在于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效儲(chǔ)存多余電力，高效實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)轉(zhuǎn)移，因此無(wú)論電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)，都有很大需求。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的裝機(jī)一直在加速，全釩液流電池也在不斷增長(zhǎng)。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能包括很多種類，物理的、化學(xué)的、電化學(xué)的。目前形成規(guī)?；?、處于產(chǎn)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(lǐng)域，無(wú)論從技術(shù)成熟度、產(chǎn)業(yè)鏈、示范工程、項(xiàng)目落地等方面來(lái)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(chǔ)能，還有抽水蓄能。
關(guān)于全釩液流電池，簡(jiǎn)單而言，全釩就是正負(fù)極都是用釩活性物質(zhì)實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和釋放，所以相比其他體系，如果容量衰減，它容易恢復(fù)或者回收處理。
它的技術(shù)特點(diǎn)，第一是本征安全，第二因?yàn)橹灰合喾磻?yīng)，使用壽命長(zhǎng)，另外資源可持續(xù)，與其他的場(chǎng)景匹配好，現(xiàn)在很多的場(chǎng)景不是采用單一的某一種儲(chǔ)能方式，所以沒(méi)有任何一種儲(chǔ)能方式能包打天下，多是幾種儲(chǔ)能方式混搭使用。
釩液流電池的產(chǎn)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(yīng)用。所以從液流電池本身來(lái)講，從資源端到應(yīng)用場(chǎng)地，主要新能源端，會(huì)形成很大的產(chǎn)業(yè)鏈。
從資源來(lái)講，全球釩比較豐富，其中中國(guó)占據(jù)56%，但目前主要的大頭來(lái)自于鋼鐵行業(yè)的副產(chǎn)品，且逐漸開(kāi)始有很多企業(yè)在開(kāi)采石煤釩礦。所以長(zhǎng)期來(lái)講，釩資源不缺，并且隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展和供給量的增加，價(jià)格也會(huì)慢慢趨于穩(wěn)定，這對(duì)釩電池的長(zhǎng)期發(fā)展很有利。
關(guān)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(lái)考慮，不但包括初裝成本、損耗和運(yùn)維等。根據(jù)美國(guó)能源部發(fā)布的招采公共中所包含的計(jì)算公式，關(guān)于平均化度電成本測(cè)算方式，可以分為幾個(gè)方面：一是技術(shù)層面，包括了系統(tǒng)效率、對(duì)額定的放電時(shí)長(zhǎng)，循環(huán)次數(shù)等。這相當(dāng)于將性能和成本各方面關(guān)聯(lián)起來(lái)。技術(shù)層面我們希望提升整個(gè)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(duì)鋰電來(lái)說(shuō)，電壓范圍寬，目前標(biāo)準(zhǔn)的逆變器不太適用，所以通常采用DC-DC或者開(kāi)發(fā)定制化的PCS，價(jià)格較貴。PCS對(duì)整個(gè)系統(tǒng)能效有很大的影響，還有優(yōu)化系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)，優(yōu)化管路以后，可以讓整個(gè)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(chǎn)業(yè)角度，系統(tǒng)工藝的合理性和成熟度也是很關(guān)鍵的，包括集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。
三是制造層面，制造很關(guān)鍵，最終交付的是個(gè)產(chǎn)品，提升產(chǎn)品的一致性很關(guān)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(zhì)量控制，工程設(shè)計(jì)和實(shí)施也非常關(guān)鍵。
總體來(lái)講，降本的途徑簡(jiǎn)單理解就是提升性價(jià)比，這是我們當(dāng)時(shí)給一個(gè)項(xiàng)目做的測(cè)算，包括了土建，我們通常說(shuō)釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，一般會(huì)說(shuō)本體，但對(duì)一個(gè)交付的產(chǎn)品有可能會(huì)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(zhǎng)期運(yùn)行可靠性和驗(yàn)證非常關(guān)鍵，從度電成本里面看，運(yùn)維也非常關(guān)鍵，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，運(yùn)維成本就很低，還有適合工業(yè)化的大批量生產(chǎn)，所以電堆方面我們希望盡可能適應(yīng)機(jī)器、工裝夾具，適應(yīng)工業(yè)化的生產(chǎn)。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(guān)系，也會(huì)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(huì)減化很多，也使整個(gè)成本下降。另外，現(xiàn)在很多以高純釩來(lái)做電解液，如果從粗級(jí)產(chǎn)品，或直接從礦浸出液來(lái)做電解液，將使電解液的成本下降20%左右，現(xiàn)在已有企業(yè)在做。還有很多東西批量以后模具化，也會(huì)大幅度降低成本。
總體來(lái)講，釩電池降本空間非常大，技術(shù)降本是永恒的話題，也是降本的重點(diǎn)。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展，制程能力的建設(shè)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，以及商業(yè)模式的創(chuàng)新，都會(huì)使釩電池的成本持續(xù)降低?，F(xiàn)在4小時(shí)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(lái)可期。
關(guān)于產(chǎn)業(yè)化思考。中試成功以后并不一定能很快實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化，還需要應(yīng)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(yùn)行很重要，然后再想辦法迭代，去提升它的性價(jià)比，過(guò)程中不斷地把資源整合進(jìn)去，這樣才能打造高性價(jià)比的產(chǎn)品。
這是我做釩電池這么多年的心得，也不一定準(zhǔn)確。第一要堅(jiān)持長(zhǎng)期主義，遠(yuǎn)比想象的復(fù)雜，厚積才能薄發(fā)；第二釩電池是系統(tǒng)，做一個(gè)產(chǎn)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(guān)注技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，產(chǎn)品的可靠穩(wěn)定更重要，首先讓它能穩(wěn)定地運(yùn)行，這個(gè)很重要；第四市場(chǎng)角度，整個(gè)行業(yè)，包括釩電池、鋰電池比較卷，但沒(méi)有真正把釩電池的真正優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)。按照我自己的理解，要從市場(chǎng)角度，挖掘適合釩電池優(yōu)勢(shì)的場(chǎng)景很重要；第五性價(jià)比的提升永遠(yuǎn)在路上，空間很大。
關(guān)于大力儲(chǔ)能。大力儲(chǔ)能雖然成立于2022年，但實(shí)際上深入行業(yè)時(shí)間很早。最早在2002年，中南大學(xué)開(kāi)始研究釩電池，2008年我們現(xiàn)在的控股股東——大力電工在北京開(kāi)始做釩電池，2012年大力電工收購(gòu)了原中南大學(xué)的釩電池團(tuán)隊(duì)和技術(shù)。多年來(lái)我們一直持續(xù)投入，進(jìn)行技術(shù)研發(fā)的迭代和產(chǎn)品的定型。2022年為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展，單獨(dú)剝離出來(lái)，成立了大力儲(chǔ)能湖北有限責(zé)任公司，至今我們已在這個(gè)行業(yè)深耕了16年。目前旗下有四個(gè)公司，湖南釩谷是技術(shù)有限公司，在湖南長(zhǎng)沙，主要負(fù)責(zé)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)；酒泉大力儲(chǔ)能技術(shù)有限公司，主要負(fù)責(zé)裝備生產(chǎn)；甘肅大力儲(chǔ)能材料技術(shù)有限公司，主要負(fù)責(zé)電解液的生產(chǎn)制造；棗陽(yáng)大力儲(chǔ)能是電解液的生產(chǎn)基地。
大力儲(chǔ)能目前是以湖北的襄陽(yáng)為中心，也是總部，主要負(fù)責(zé)電堆生產(chǎn)和棗陽(yáng)下面的電解液制造，目前電堆和集成產(chǎn)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(shí)長(zhǎng)，包括西北的市場(chǎng)拓展，所以就在酒泉有兩個(gè)基地，長(zhǎng)沙是研發(fā)中心，北京的銷售中心，研發(fā)人員現(xiàn)在55個(gè)人，在湖南長(zhǎng)沙。
產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面，大力儲(chǔ)能現(xiàn)在已擁有批量化定型單堆35kW，50kW產(chǎn)品，計(jì)劃年底量產(chǎn)62.5kW產(chǎn)品，運(yùn)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(shí)況圖，一期是1GWh的電解液，現(xiàn)在正在建設(shè)，計(jì)劃10月底投產(chǎn)。
目前大力儲(chǔ)能擁有200MW產(chǎn)能的電堆自動(dòng)化生產(chǎn)線，自動(dòng)化率在85%左右，我們從材料，隔膜的分切裁減檢測(cè)都能做到自動(dòng)化，板框的抓取等也可以實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)用案例方面，大力儲(chǔ)能至今在國(guó)內(nèi)外完成了近 20個(gè)全釩液流儲(chǔ)能系統(tǒng)示范，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷新加坡、印度、韓國(guó)等地。比如2021年我們自己工廠做了250kW*4h項(xiàng)目，每天不停的運(yùn)行，三年多保持穩(wěn)定，積累了很多數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，所以讓我們更有信心做50MW的湖北省新型儲(chǔ)能試點(diǎn)項(xiàng)目華潤(rùn)大力儲(chǔ)能電站項(xiàng)目這是湖北省新型儲(chǔ)能的試點(diǎn)項(xiàng)目，一期是棧房式的，力爭(zhēng)在今年年底建成。
大力儲(chǔ)能在未來(lái)幾年內(nèi)，主要是加強(qiáng)產(chǎn)能建設(shè)，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)的迭代和工程化的能力，匹配項(xiàng)目的交付，同時(shí)加強(qiáng)市場(chǎng)開(kāi)拓。
深耕釩電池行業(yè)十幾年，我認(rèn)為做釩電池遠(yuǎn)比想象中難，一定要堅(jiān)持長(zhǎng)期主義，既要仰望星空，更要腳踏實(shí)地。
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