儲能市場技術(shù)路線或?qū)l(fā)生變化。
日前,國家能源局綜合司發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)》(以下簡稱《征求意見稿》)中提到:中大型電化學(xué)儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池,不宜選用梯次利用動力電池。
(資料圖片僅供參考)
據(jù)了解,目前國內(nèi)儲能方案主要包括抽水儲能、壓縮空氣儲能和電化學(xué)類儲能。其中,電化學(xué)類儲能又具體分為鉛酸電池、鈉硫電池、液硫電池和鋰離子電池等。招銀國際研報數(shù)據(jù)顯示,抽水儲能是當(dāng)前儲能的絕對主力,市場份額為86.3%,而鋰離子電池為11.21%。不過隨著風(fēng)光發(fā)電規(guī)模提升,以鋰電池為代表的新型電化學(xué)儲能市場前景廣闊。數(shù)據(jù)顯示,在新型儲能中鋰離子電池占比為90%。
“從當(dāng)前國內(nèi)儲能發(fā)展情況看,使用三元鋰電池的情況比較少;而鈉硫電池也是國外廠家主推的技術(shù),國內(nèi)落地的情況并不多。因此,《征求意見稿》關(guān)于這一條的相關(guān)規(guī)定,從目前來看對國內(nèi)儲能行業(yè)的發(fā)展暫時影響有限?!敝袊瘜W(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會秘書長劉勇表示。
三元鋰、鈉硫電池出于安全性考慮被剔除
此次被“除名”的三元鋰電池和國內(nèi)電化學(xué)儲能項目廣為使用的另一大技術(shù)路線磷酸鐵鋰電池同屬鋰電池。相較而言,前者的最大優(yōu)勢為能量密度高,通??梢杂酶俚臄?shù)量達(dá)到更高的儲電效果。不足是三元鋰電池穩(wěn)定性較為一般,循環(huán)壽命也較低。
磷酸鐵鋰電池則與之相反,電壓平臺較低,儲能密度較為一般,但優(yōu)勢是磷酸鐵鋰電池?fù)碛懈玫姆€(wěn)定性,甚至能通過擠壓、穿刺、高溫運行測試,壽命也遠(yuǎn)高于三元鋰電池,通常可達(dá)3000~5000次。
另一被剔除出儲能電池領(lǐng)域的技術(shù)路線鈉硫電池則歸屬于鈉電池領(lǐng)域,但其技術(shù)路線與主流鈉離子電池路線存在較大差異。其正極為液態(tài)(熔融)硫,負(fù)極為(熔融)鈉,兩者通過固態(tài)氧化鋁陶瓷分離開,電解質(zhì)只允許正鈉離子通過和硫結(jié)合形成多硫化物。鈉硫電池具有比能量高、功率特性好、循環(huán)壽命長、無自放電、設(shè)計壽命長等優(yōu)勢。但鈉硫電池在充電狀態(tài)下需要一定的加熱保溫,在放電狀態(tài)下還需要良好的散熱設(shè)計,存在運行環(huán)境要求苛刻,散熱要求高等問題。
國泰君安研報認(rèn)為,三元鋰電池、鈉硫電池被剔除中大型電化學(xué)儲能的可選方案,是因為雖然具有較高的能量密度,但是二者實用安全性較差。其中,三元材料由于結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,容易發(fā)生熱失控;鈉硫電池則采用高溫的熔融硫、金屬鈉,一旦陶瓷隔膜破裂極易發(fā)生爆炸。
《征求意見稿》還提出,中大型電化學(xué)儲能電站不宜選用梯次利用動力電池。選用梯次利用動力電池時,應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評估。
事實上,去年9月,國家能源局在發(fā)布的《新型儲能項目管理規(guī)范(暫行)》中,就將新建動力電池梯次利用儲能項目的要求更新為:“在電池一致性管理技術(shù)取得關(guān)鍵突破、動力電池性能監(jiān)測與評價體系健全前,原則上不得新建大型動力電池梯次利用儲能項目?!?/p>
中國物資再生協(xié)會副會長高延莉認(rèn)為,此次《征求意見稿》再次強(qiáng)調(diào)對梯次動力電池的限制態(tài)度,主要原因是當(dāng)前梯次利用電池本身就是電容量不足被淘汰下來的,其中80%左右的電池來源于報廢或者故障的汽車電池。盡管從資源節(jié)約的角度而言,發(fā)展梯次利用動力電池作用明顯,但實際運行的過程中暴露出很多問題。所以當(dāng)前政策一直強(qiáng)調(diào)要做好篩選和安全評估。但如果完全按照規(guī)范要求,必要時更換電池包里的組件,在經(jīng)濟(jì)效益上又失去了梯次利用的優(yōu)勢。
液流、鈉離子電池或?qū)⑹芤?/strong>
上述幾類電池被排除后,又有一批替代技術(shù)路線備受關(guān)注。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,液流電池和鈉離子電池未來或?qū)⑹芤?。其中,液流電池在儲能方面的主要?yīng)用有全釩液流電池和鋅溴液流電池,從具體應(yīng)用上來看,目前投運項目較多的主要是釩電池。
申萬宏源分析認(rèn)為,釩電池作為液流電池的典型代表,其充放電過程主要通過電解液中不同價態(tài)釩離子的電化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn),具有更高的安全性,兼具長壽命、大容量的特點,能方便應(yīng)用模塊化管理,不過能量密度低導(dǎo)致重量和體積較大,因而目前更適合用于大型儲能場景,未來在小型化、生活化場景的應(yīng)用仍需技術(shù)進(jìn)步。
在鑫欏資訊分析師張金惠看來,釩電池的初裝成本偏高,通常是鋰電池的兩到三倍。而且由于產(chǎn)業(yè)鏈不成熟,規(guī)模較小,其電解液價格波動比較劇烈,整體偏高。不過隨著使用時長的拉升,其全生命周期成本優(yōu)勢將逐漸顯現(xiàn)。因此,釩電池更適合應(yīng)用于靜態(tài)儲能系統(tǒng)和長時儲能系統(tǒng)。
此外,鈉離子電池也被認(rèn)為是儲能項目中鋰電池的有力替代者。據(jù)了解,鈉元素在地殼中豐度為2.3%,位居所有元素第六位,顯著高于鋰元素的0.0017%。這也體現(xiàn)在原材料成本上,目前金屬鈉價格為1.9萬元/噸、碳酸鈉價格為0.3萬元/噸,顯著低于金屬鋰的298萬元/噸、碳酸鋰的48.4萬元/噸。
同時,鈉電池在安全性、低溫性能上都有較好表現(xiàn)。不過當(dāng)前鈉離子電芯的能量密度約為100Wh~150Wh/kg,與磷酸鐵鋰電池相比仍存在一定差距。
麥肯錫預(yù)測,2025年全球長時儲能(8小時以上)累計裝機(jī)量將達(dá)到30~40GW,2040年將達(dá)到1.5~2.5TW(是目前全球儲能系統(tǒng)裝機(jī)量的8~15倍)。另據(jù)Guidehouse Insights數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計到2031年全球釩電池每年新增裝機(jī)量將達(dá)到32.8GW(2022年預(yù)計約1.6GW),2022~2031年復(fù)合增長率為41%。
(文章來源:每日經(jīng)濟(jì)新聞)
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