中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月10-11日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院、南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院聯(lián)合100余家機(jī)構(gòu)共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第三屆中國國際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)在深圳召開。此次大會(huì)主題是“綠色、經(jīng)濟(jì)、安全、發(fā)展”。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的600余家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1317位嘉賓參加了本屆大會(huì)。
11日上午，富能源科技（廣東）有限公司總經(jīng)理張成受邀在“儲(chǔ)能金融與投資專場”分享了主題報(bào)告，主題為《液流儲(chǔ)能技術(shù)降本路徑及投資機(jī)會(huì)》。
張成：大家好，我是毅富能源的總經(jīng)理張成，今天非常榮幸有這么一個(gè)機(jī)會(huì)給大家介紹一下我們行業(yè)，以及我們公司。我今天的演講題目是“液流儲(chǔ)能技術(shù)降本路徑及投資機(jī)會(huì)”。
關(guān)于長時(shí)儲(chǔ)能的背景大家都講了很多，我就不多作贅述。今天有好幾個(gè)人都
“撞衫” 了同一張圖，就是我這個(gè)右上角的圖，這是對(duì)儲(chǔ)能時(shí)長和風(fēng)光發(fā)電占比半量化研究的數(shù)據(jù)，當(dāng)我們看到風(fēng)光發(fā)電占比在50%到80%的時(shí)候，需要的儲(chǔ)能時(shí)長將達(dá)到10小時(shí)左右；風(fēng)光發(fā)電占比在40-60%的時(shí)候，儲(chǔ)能時(shí)長需求是4小時(shí)。也就是說，在大約2030年的時(shí)候，整體的平均儲(chǔ)能時(shí)長應(yīng)該在4小時(shí)以上，在2060年碳中和的時(shí)候，我們需要的風(fēng)光占比要達(dá)到70%以上，儲(chǔ)能的時(shí)長就應(yīng)該是達(dá)到10小時(shí)以上的水平。
現(xiàn)在關(guān)于長時(shí)儲(chǔ)能的政策都在加速落地，從2021年開始就有很多地方要求風(fēng)光配儲(chǔ)的時(shí)長要在4小時(shí)以上，或者給4小時(shí)以上有更多的優(yōu)惠政策。今年有一個(gè)比較標(biāo)志性的政策，就是山東關(guān)于長時(shí)儲(chǔ)能試點(diǎn)的若干措施，其中特別提到了壓縮空氣和液流儲(chǔ)能這么兩種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。
長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)根據(jù)它的儲(chǔ)能形式大概可以分為：重力、內(nèi)能、化學(xué)能。我這里把幾種儲(chǔ)能的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了比對(duì)，我也咨詢了各自行業(yè)里面的專家，如果說數(shù)據(jù)有問題，也歡迎大家和我探討。
我首先講一下抽水蓄能、重力、壓縮空氣儲(chǔ)能，這三種技術(shù)路徑都有一個(gè)非常大的特點(diǎn)，就是成本在不同的項(xiàng)目中間有很大的差距，跟項(xiàng)目前期的條件是有關(guān)系的。比如說抽蓄，當(dāng)上下兩個(gè)水壩是垂直的或者是斜坡，對(duì)抽蓄的效率和建造成本都有很大的差別。重力儲(chǔ)能如果是用廢棄的廢井，成本就比較低，但是如果為它建一個(gè)塔樓，成本就會(huì)增高。壓縮空氣儲(chǔ)能，比如江蘇金壇做的巖穴儲(chǔ)能，因?yàn)樗麄冇刑烊坏膸r穴作為儲(chǔ)存高壓空氣的條件，他們的成本就可以做到6元多每瓦，但是如果專門做人工儲(chǔ)存壓縮空氣的不銹鋼罐，成本就要到8塊錢以上。這三種技術(shù)在推廣上面臨的難點(diǎn)就是它們的成本有很大的區(qū)別。還有儲(chǔ)熱的技術(shù)，它的系統(tǒng)比較復(fù)雜、工藝環(huán)節(jié)比較多，目前成本還是比較高的。還有就是氫儲(chǔ)能，剛才航總也介紹了，他們用綠電制氫作為化工用途，這條路線現(xiàn)在的賬是算得清的，但是如果你通過制氫再用氫來發(fā)電，它的能量效率還是太低、成本也太高，它的能量效率全周期只有30%到50%，度電成本也到了1.8元左右。最后一個(gè)是液流儲(chǔ)能，它是長時(shí)儲(chǔ)能中最容易大規(guī)模批量復(fù)制的技術(shù)。雖然現(xiàn)在很多人會(huì)拿液流電池技術(shù)和鋰電對(duì)比，剛才華能研究院的陳總提到，過去幾年我們?cè)谡麄€(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能方向投資的總金額是405億，馬相坤老師提到在液流電池行業(yè)的投資是21億，我們就看到雖然液流電池屬于電化學(xué)儲(chǔ)能，其實(shí)液流儲(chǔ)能是屬于長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，但現(xiàn)在又經(jīng)常被拿出來跟鋰電比較，這其實(shí)并不是很合適的。其實(shí)，的確液流電池儲(chǔ)能也屬于電化學(xué)儲(chǔ)能，但是在電化學(xué)儲(chǔ)能爆發(fā)的時(shí)候，液流儲(chǔ)能并沒有得到較大的關(guān)注，市場主要是要看它的建造成本什么時(shí)候能降下來，才能早日獲得有經(jīng)濟(jì)性的模式。
我今天想講的就正是液流電池的成本到底能降到什么地步，通過什么樣的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。
我認(rèn)為目前液流電池行業(yè)還處在第一階段，就是探索培育期，我們才剛剛把所有核心的部件脫離了對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴，包括這幾年國產(chǎn)的質(zhì)子交換膜都有一個(gè)非常好的性能，穩(wěn)定性也得到了提升，成本大幅下降。還有核心的碳?xì)?、雙極板材料，都逐漸地國產(chǎn)化了。當(dāng)然融科這樣的企業(yè)是有比較長時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)，其它的一些新的液流行業(yè)的公司才漸漸走出來做項(xiàng)目，剛剛達(dá)到一個(gè)能穩(wěn)定運(yùn)行的程度，所以我認(rèn)為現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)還處于探索培育期。
我們到下一個(gè)階段就會(huì)進(jìn)入到發(fā)展推進(jìn)期，這個(gè)時(shí)期系統(tǒng)效率全面提升，電堆功率密度提升，同時(shí)帶來成本的下降。
而再下一代就是到2045年之后，我認(rèn)為會(huì)有更多新型的除了全釩之外的體系，能夠更多的占有這個(gè)市場。
其實(shí)液流儲(chǔ)能這個(gè)發(fā)展的階段跟我們目前對(duì)于長時(shí)儲(chǔ)能需求的時(shí)間還是匹配的。因?yàn)槲覀兡壳翱稍偕茉窗l(fā)電占比大概是13%左右，其實(shí)到十四五的時(shí)候，這個(gè)發(fā)電占比會(huì)提高到18.5%，到2030年它的發(fā)電占比會(huì)到達(dá)接近50%的狀態(tài)，這時(shí)候才是液流電池這種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)成為剛需的時(shí)候。我們的發(fā)展速度也跟需求正好是能夠匹配上的。
總之，這幾年行業(yè)一個(gè)比較大的一個(gè)行業(yè)進(jìn)展是核心的關(guān)鍵材料已經(jīng)全面國產(chǎn)化了。就像我們公司的產(chǎn)品，我們用的全部是國產(chǎn)的原材料。包括一些配件，比如說我們用的泵、逆變器，以及其它的管理設(shè)備，現(xiàn)在也是全面進(jìn)入到成本比較低、型號(hào)選擇比較多的階段，后端的應(yīng)用場景也在慢慢變成熟。
前面講了樂觀的部分，也有現(xiàn)在行業(yè)的問題，如果一切都是好的，不可能405億的投資里面只有20億是液流電池的投資，現(xiàn)在確實(shí)有一些問題。首先是行業(yè)的研發(fā)投入不足，整個(gè)行業(yè)的研發(fā)投入在過去這十多年間，其實(shí)它就是一個(gè)數(shù)十億的量級(jí)，包括所有的投融資以及國家級(jí)的科技項(xiàng)目，所有這些經(jīng)費(fèi)加起來。這個(gè)量級(jí)跟氫能或者鋰電相比是完全不可比的，當(dāng)然鋰電是受益于電動(dòng)汽車應(yīng)用和其他便攜電池應(yīng)用的發(fā)展。其次，我們?cè)趯Ｓ玫纳a(chǎn)設(shè)備、人員等等方面都是跟不上的?，F(xiàn)在產(chǎn)業(yè)人才也非常稀缺，整個(gè)行業(yè)可能有落地10MW級(jí)項(xiàng)目的人才在全國不超過50人，人才真的是非常稀缺，所以就發(fā)生互相挖人、用人成本高的問題。
而在所有的液流電池體系中，為什么全釩液流電池依然是這個(gè)行業(yè)主流的方向？除了剛才馬老師提到的全釩液流電池有一些比較好的技術(shù)基礎(chǔ)之外，我認(rèn)為還有一點(diǎn)重要的原因，就是全釩電池采用對(duì)稱的電解液，就是我們的電解液正負(fù)極基本上是一樣的成分，這一點(diǎn)讓它對(duì)系統(tǒng)的容錯(cuò)率是很高的。全釩的體系，當(dāng)你在建設(shè)、運(yùn)營發(fā)現(xiàn)一些錯(cuò)誤的時(shí)候，它有糾錯(cuò)的機(jī)會(huì)，比較適合產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展初期的狀態(tài)。其它的液流電池體系，比如非沉積型的體系，我個(gè)人認(rèn)為沉積型的液流電池體系，因?yàn)樗墓δ芎湍芰坎⒉荒芡耆怦睿岳碚撋纤⒉贿m合長時(shí)儲(chǔ)能的概念。另外還有非對(duì)稱的電解液體系，如果正負(fù)極電解液產(chǎn)生膜漏的情況，發(fā)生了失誤，它的代價(jià)和成本太高，現(xiàn)階段最適合發(fā)展的就是全釩這個(gè)體系。
接下來這個(gè)問題也是大家非常關(guān)注的，搞全釩的都說全釩體系沒問題，但是釩夠不夠用、釩價(jià)格怎么下來？
其實(shí)釩資源的儲(chǔ)量在地殼上是很豐富的，它的豐度元素在地球上排名第20，它的量是很大的。中國釩的儲(chǔ)量和產(chǎn)量都是世界第一，主要的釩礦是石煤釩礦。大家看到市面上一些釩的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，它的來源大部分還是說的釩鈦磁鐵礦，因?yàn)殁C鈦礦開發(fā)是一個(gè)更規(guī)范的行業(yè)，它的數(shù)據(jù)比較好統(tǒng)計(jì)，它的來源是一些大的鋼鐵國企。石煤釩礦開發(fā)卻是一個(gè)更多元、更復(fù)雜一些的市場。我國石煤釩的的探明儲(chǔ)量是很高的，是釩鈦磁鐵礦的7倍以上。而且液流電池的回收非常容易，釩電解液用了20年之后，它的電解液基本還是原來的樣子，通過一些簡單的手段就可以進(jìn)行回收，重新再生成五氧化二釩，或者是經(jīng)過除雜處理，做成新的電解液。我們這個(gè)電解液可以認(rèn)為是借來用的，還可以還給你，回收殘值是非常高的。
目前全釩體系建造成本很高，它主要的成本來源，電堆和電解液占到80%以上，總的系統(tǒng)成本今年有一些下降，但是基本上還在3000元左右。降本的路徑，最核心還是前面三條：第一是電解液的制備，怎么從上游降低電解液的生產(chǎn)成本。第二是提高電堆的功率密度，減少電堆體積等等核心材料的用量，第三是提高電解液利用率，降低活性物質(zhì)用量。第二和第三點(diǎn)就是要把核心材料發(fā)揮出最大的效能。其它的還包括容量恢復(fù)技術(shù)以及電池管理技術(shù)，以此提高穩(wěn)定性和效率。
今天有兩位老師提到了短流程電解液，我接下來也講講這方面的話題。
其實(shí)不管是石煤釩還是釩鈦礦，從礦的來源一直到電解液這一步，中間要經(jīng)過很長的步驟。雖然五氧化二釩是一個(gè)大宗的商品，但是電解液之前一直都是行業(yè)的小眾產(chǎn)品，所以這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈被分為兩部分，就是資源方在做釩礦到五氧化二釩這個(gè)步驟，然后再由上游有材料技術(shù)的公司做從五氧化二釩到電解液的部分。但是我們并不需要從五氧化二釩才能制電解液，我們從富釩的浸出液就可以進(jìn)行提純、除雜、化學(xué)還原、電解的步驟，做成電解液。當(dāng)我們把這兩條產(chǎn)業(yè)鏈合并，縮短產(chǎn)業(yè)流程的時(shí)候，電解液生產(chǎn)制備的成本至少要降低20%到30%?，F(xiàn)在長流程電解液的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，其實(shí)礦本身的價(jià)格占比是比較低的，你要買含一噸五氧化二釩當(dāng)量的礦的成本只有一兩萬塊錢，但是后面制備的工藝，尤其是石煤釩為主的制備工藝，不同的公司差價(jià)也比較到，從五六萬到七八萬之間，這部分的成本其實(shí)是占比更大的。我們把這部分的成本用一些技術(shù)路徑給它縮短，這就是一個(gè)非常有效的降本的模式。
現(xiàn)在走這種短流程電解液技術(shù)路線的公司，除了有一些大的國企之外，還有一些初創(chuàng)公司，大企業(yè)包括四川的川威集團(tuán)，它們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了短流程的生產(chǎn)線，現(xiàn)在聽說是已經(jīng)投產(chǎn)了。小一點(diǎn)的公司包括有湖南的金格倫新材料有限公司，他們也是在做石煤釩來源的短流程電解液開發(fā)。
下一個(gè)關(guān)鍵過程是提高電堆的功率密度，在同樣的功率下用最少的材料。
提高功率密度說起來簡單，但是當(dāng)中蘊(yùn)涵的核心技術(shù)是很難的，不然為什么大家之前這么長時(shí)間也不會(huì)沒有有效的成果，這方面就是我們毅富能源科技有限公司的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)。我們能夠有效提高電堆功率密度，減少核心材料的用量。當(dāng)電堆的功率密度在從150提高到300，膜、電極、雙極板的量都是會(huì)減少1/2，電堆成本就會(huì)有效降低。要突破這一點(diǎn)，中間的技術(shù)路線非常多，目前我們做出了16KW的樣機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)400mA/cm2的額定的電流密度。這是什么意思呢？在400mA/cm2的恒電流充放電下可以實(shí)現(xiàn)80%的能量效率。我們也可以在更小的200mA/cm2的電流密度下運(yùn)行，還可以提高它的能量效率，提高到88%左右，同時(shí)我們的電解液利用率能夠提高很多。當(dāng)然循環(huán)壽命方面，行業(yè)內(nèi)大家都做得比較好，因?yàn)槿C這個(gè)體系本身比較耐造。
這是我們現(xiàn)在的樣機(jī)。我們后續(xù)的規(guī)劃是在今年完成一個(gè)20MW的中試線，在明年完成100MW的電堆和模組的生產(chǎn)線。我們現(xiàn)在正在和一家央企合作準(zhǔn)備落地一個(gè)兆瓦級(jí)的示范項(xiàng)目，在這個(gè)項(xiàng)目中就會(huì)采用到我們這種新型的高功率密度的電堆技術(shù)。
這是我們對(duì)液流電池初裝成本的預(yù)測(cè)，這里都沒講電解液租賃等等金融的方式，我只是梳理了從技術(shù)的角度降低初裝成本的路徑。從現(xiàn)在大概3元左右平均的初裝成本，我們通過短流程電解液，再加上電流密度提升的高功率密度的電堆，兩種技術(shù)路徑結(jié)合就能把我們的全釩體系帶到成本2元以內(nèi)。加上后續(xù)規(guī)模化的效應(yīng)，當(dāng)銷量增長的時(shí)候，行業(yè)規(guī)模更大的時(shí)候，其它的原材料公司，比如質(zhì)子交換膜、雙極板的價(jià)格進(jìn)一步下降，我們的成本能夠再下降。
前面我提到到2060年的時(shí)候，當(dāng)可再生能源發(fā)電占比50%到80%的時(shí)候，我們的儲(chǔ)能時(shí)長要落到10小時(shí)這個(gè)區(qū)間，這時(shí)候我們的初裝成本就會(huì)無限趨近于電解液單獨(dú)的成本，在1塊錢每瓦時(shí)這么一個(gè)范圍。
之前我們也和峰和資本等一些產(chǎn)業(yè)資本交流過液流電池到底怎么樣在現(xiàn)在這個(gè)競爭很激烈的市場中有一些比較好的快速的推廣模式，我們?cè)O(shè)想過釩鋰混合的儲(chǔ)能模式，一方面一些大儲(chǔ)的項(xiàng)目，我們把其中一小部分用來做釩液流的體系，它的整個(gè)項(xiàng)目的安全性都會(huì)有所提升，比較多樣的形式也能提高用能的安全性，通過這個(gè)訂單也能給液流電池行業(yè)一定的發(fā)展，而不給業(yè)主方帶來過大的成本壓力。因?yàn)殇囯姷难h(huán)壽命比液流電池要短一些，當(dāng)部分鋰電的循環(huán)壽命到期的時(shí)候，我們可以提高液流電池的比例。這樣一開始不給項(xiàng)目造成過大的壓力，但是也給了液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)會(huì)，再慢慢地進(jìn)展到液流為主的體系。其實(shí)這樣一個(gè)漸進(jìn)式的升級(jí)路徑，它可以最大限度地分?jǐn)傦L(fēng)險(xiǎn)，可以讓這個(gè)市場逐步適應(yīng)，來激活產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
我們現(xiàn)在還儲(chǔ)備了全釩之外的其它體系，因?yàn)槲覀兊暮诵募夹g(shù)本身是不限體系的，我們這種高功率密度的電堆適用于不同的非沉積型液流電池體系。我今天看到巨安的孟總也在，還有宿遷時(shí)代的人也在，這都是主打新型的非沉積型液流電池體系的技術(shù)商，后面我們的技術(shù)也可以和這些新型體系的公司合作。目前我們也在儲(chǔ)備一些脫離目前的金屬資源的電堆的水系有機(jī)液流電池電解液技術(shù)。
以上就是我今天報(bào)告的全部內(nèi)容。謝謝大家！
