隨著儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，不同技術(shù)路線多元并行或?qū)⒊蔀槌B(tài)。

電池是一個(gè)生命體，安全是紅線，循環(huán)周期是尺度。

【資料圖】

2018年，電化學(xué)儲(chǔ)能年度新增容量市場(chǎng)規(guī)模首次進(jìn)入了GWh時(shí)代。而短短四年之后，2022年，電化學(xué)儲(chǔ)能電站單個(gè)項(xiàng)目的裝機(jī)容量便可達(dá)到GWh級(jí)。

當(dāng)儲(chǔ)能電池從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，各條技術(shù)路線又各自面臨或相同或不同的困境。

截至2021年底，中國(guó)已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到45.74GW。其中，電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)功率5.4GW，占比11.8%。不過，僅占一成的電化學(xué)儲(chǔ)能，各條技術(shù)路徑間的群雄逐鹿的時(shí)代已然來臨。

美克生能源首席科學(xué)家嚴(yán)曉在近日的一場(chǎng)公開演講中提出，電化學(xué)儲(chǔ)能會(huì)是將來新型電力系統(tǒng)里的關(guān)鍵。這是因?yàn)殡娀瘜W(xué)儲(chǔ)能不受地域限制，具有可擴(kuò)展性，而且價(jià)格長(zhǎng)期來看將越來越低。

事實(shí)上，電化學(xué)儲(chǔ)能具有效率高、響應(yīng)快、建設(shè)周期短等特點(diǎn)。隨著儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，不同技術(shù)路線多元并行或?qū)⒊蔀槌B(tài)。

鋰電池“秀肌肉”

1991年，索尼公司將鋰電池商業(yè)化。20多年后的2016年，一家地處中原腹地河南焦作的公司多氟多(002407)，申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“一種動(dòng)態(tài)結(jié)晶制備六氟磷酸鋰的方法和裝置”的發(fā)明專利。

更早一些時(shí)候，六氟磷酸鋰在中國(guó)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)技術(shù)后，打破了日本企業(yè)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的壟斷，我國(guó)成為全球第二個(gè)自主生產(chǎn)晶體六氟磷酸鋰的國(guó)家，徹底解決了鋰電池上游材料“卡脖子”的問題。

鋰電憑借響應(yīng)速度快，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和不斷提升的電池循環(huán)壽命，優(yōu)先被新能源汽車的動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池選中。截至2021年底，鋰離子電池在新型儲(chǔ)能市場(chǎng)中的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比達(dá)89.7%，為絕對(duì)龍頭；鉛蓄電池市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比5.9%。

今年1月，國(guó)軒高科(002074)（002074.SZ）全資子公司合肥國(guó)軒成功中標(biāo)皖能電力(000543)“淮北皖能儲(chǔ)能電站一期（103MW/206MWh）工程總承包”項(xiàng)目，公告顯示，該項(xiàng)目總體建設(shè)規(guī)模1GWh，建設(shè)周期270天，全部建成后，將成為國(guó)內(nèi)單體容量最大的電網(wǎng)側(cè)磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電站。

盡管市場(chǎng)優(yōu)先選擇了鋰電池，但安全性是大型儲(chǔ)能不得不優(yōu)先考慮問題。例如，今年6月，國(guó)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(xiàng)重點(diǎn)要求（2022年版）（征求意見稿）》提出，中大型電化學(xué)儲(chǔ)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(dòng)力電池。

此外，鋰電的另一困境是原材料價(jià)格飆升。作為磷酸鐵鋰電池上游原材料，由于下游旺盛的需求，電池級(jí)碳酸鋰近兩年價(jià)格飆升，上游原材料的市場(chǎng)報(bào)價(jià)甚至出現(xiàn)了散單提價(jià)等行業(yè)亂象。

時(shí)隔幾個(gè)月，電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格重新回到50萬元/噸高位。百川盈孚數(shù)據(jù)顯示，至9月15日，國(guó)內(nèi)電池級(jí)碳酸鋰市場(chǎng)均價(jià)已來到51萬元/噸。

今年上半年，高價(jià)鋰也開始反噬儲(chǔ)能。2022年上半年顯示，寧德時(shí)代(300750)（300750.SZ）儲(chǔ)能系統(tǒng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了超127億的銷售收入，同比增長(zhǎng)達(dá)171.41%，儲(chǔ)能業(yè)務(wù)已經(jīng)占到該公司上半年總收入的11%。不過，儲(chǔ)能業(yè)務(wù)毛利率驟降至6.43%，同比下滑近30個(gè)百分點(diǎn)。

同樣作為國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池廠商第二梯隊(duì)的領(lǐng)軍者，國(guó)軒高科上半年財(cái)報(bào)首次披露了儲(chǔ)能電池業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，期內(nèi)實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入12.79億元，占總營(yíng)業(yè)收入14.8%，但毛利率僅有10.24%，整體上拖累了公司毛利率水平。南都電源(300068)（300068.SZ）和派能科技（688063.SH）的儲(chǔ)能板塊毛利率也不同程度遇襲。

鉛蓄電池“謀長(zhǎng)遠(yuǎn)”

據(jù)中國(guó)化學(xué)(601117)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能分會(huì)發(fā)布的《2022年儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報(bào)告》，2002年至2017年間，鋰離子電池和鉛蓄電池的功率裝機(jī)規(guī)模不分伯仲，而2018年至2021年間，受鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成本下降及綜合性能快速提升的影響，鋰離子電池開始占據(jù)主導(dǎo)地位，四年間鋰離子電池功率裝機(jī)占比依次為78.9%、98.6%、91.6%、99.3%。

“鉛酸電池更多是容量型儲(chǔ)能電池的應(yīng)用，而鋰電池是能量型電池。”一位業(yè)內(nèi)專家向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者解釋，因此鉛蓄電池更適用于長(zhǎng)時(shí)環(huán)境下儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景。

作為最成熟的大型儲(chǔ)能技術(shù)，鉛酸電池因其安全性和成本優(yōu)勢(shì)也成為受到業(yè)主青睞的一種電池技術(shù)。

鉛碳電池從本質(zhì)上來說，是對(duì)鉛酸電池配方的優(yōu)化。碳元素的加入，使鉛碳電池在保留鉛酸電池原有功率密度的基礎(chǔ)上，充放電性能得到大幅改善。

“安全永遠(yuǎn)是紅線?！遍L(zhǎng)興太湖能谷科技有限公司（下稱“太湖能谷”）的創(chuàng)始人吳建斌認(rèn)為。

“從性價(jià)比來說，我們也做了一下比較鋰電池、傳統(tǒng)鉛酸鉛碳電池以及由我們控制的鉛酸鉛碳電池的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)控制下的鉛酸鉛碳電池性價(jià)比可以大幅提高，現(xiàn)在浙江省平均峰谷電價(jià)差9毛的情況下，我們收益率比較可觀，收益比較理想。由于100%可回收，所以它殘值很高。如果自己生產(chǎn)、自己回收殘值可以達(dá)到70%。”吳建斌在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)表示。

據(jù)悉，太湖能谷運(yùn)用TEC-EngineTM技術(shù)與傳統(tǒng)鉛酸/鉛碳電池結(jié)合，配置業(yè)界先進(jìn)的液冷系統(tǒng)，形成“智能鉛碳儲(chǔ)能系統(tǒng)”，可適用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)等多種場(chǎng)景。

南都能源相佳媛博士向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者指出，儲(chǔ)能電站的運(yùn)行比較在乎能量轉(zhuǎn)換效率，對(duì)于鉛碳電池來說，充100度電可以放出90度電，這對(duì)于電站實(shí)際使用的經(jīng)濟(jì)性上來說，應(yīng)該是與液流電池相比最大的優(yōu)勢(shì)。

她進(jìn)一步表示，儲(chǔ)能場(chǎng)景本身就是多元化的。儲(chǔ)能未來的三個(gè)大的應(yīng)用場(chǎng)景，短時(shí)高頻、2至4小時(shí)的中長(zhǎng)時(shí)以及日內(nèi)及季節(jié)性調(diào)節(jié)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，不同場(chǎng)景對(duì)于儲(chǔ)能的要求不同，所以市場(chǎng)上的多種技術(shù)路線并行是一件好事情。

值得一提的是，作為儲(chǔ)能“老兵”，南都電源在鉛碳電池技術(shù)上有超過20年時(shí)間積累。該公司在儲(chǔ)能電池業(yè)務(wù)上仍堅(jiān)持“兩條腿走路”，掌握著鋰電和鉛碳兩種主要電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。當(dāng)前，公司在儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的策略以鋰電業(yè)務(wù)為主，鉛碳業(yè)務(wù)為輔。

液流電池“趕時(shí)髦”

而長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的另一位佼佼者是液流電池，全釩液流、鐵鉻液流、鋅溴液流等細(xì)分路線讓賽道顯得有些擁擠。

1974年，Thaller提出了一種電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，這種新的蓄電池稱作液流電池，也是釩電池的前身。

目前，距離商業(yè)化最近的路線是全釩液流電池。

北京普能世紀(jì)科技有限公司總裁兼首席技術(shù)官黃綿延在三年前的一次公開演講中用“市場(chǎng)化的前期”來描述全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度。

“看到曙光了，但是離真正的成功，還有一段距離?！秉S綿延在近日落幕的第十二屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)期間接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)感嘆。

利用氧化還原為基礎(chǔ)原理的液流電池一度成為資本的“香餑餑”。4月27日A股觸底之后，上游材料的供應(yīng)方釩鈦股份（000629.SZ）的股價(jià)便一路攀高，到7月21日，股價(jià)從2.76元/股漲到7.87元/股。

釩電池的特點(diǎn)之一是安全性能突出。從電堆和輔助系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)角度，目前釩電池設(shè)計(jì)的循環(huán)壽命大于15000次，遠(yuǎn)高于三元鋰電池的800次和磷酸鐵鋰的3000至6000次。

另一優(yōu)勢(shì)是釩資源的儲(chǔ)備，相較于國(guó)內(nèi)資源儲(chǔ)量占比僅7%的鋰資源，我國(guó)的釩資源、釩礦儲(chǔ)量均位于全球第一，占比分別為39%、68%。

從細(xì)分市場(chǎng)來看，黃綿延認(rèn)為，總體來說有兩個(gè)市場(chǎng)非常適合，一是大型可再生能源并網(wǎng)；二是電網(wǎng)側(cè)的調(diào)峰電站。

憑借20余年在全釩液流電池的技術(shù)積累，目前普能世紀(jì)已開始規(guī)劃GWh級(jí)液流電池。而隨著大型儲(chǔ)能的需求激增，全釩液流電池的成本優(yōu)勢(shì)開始凸顯。事實(shí)上，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能時(shí)代的到來也為液流電池的規(guī)模打開了想象空間。

“全釩電池因?yàn)楸菊靼踩⒀h(huán)壽命長(zhǎng)、綠色可循環(huán)，所以是一個(gè)理想的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。目前，全釩電池的產(chǎn)業(yè)鏈正在快速成型、成本在快速下降。除上游釩資源的垂直整合沒有完成外，產(chǎn)業(yè)鏈中已基本沒有制約發(fā)展的瓶頸因素?！秉S綿延認(rèn)為。

“釩資源主要是在鋼鐵行業(yè)里流通，針對(duì)全釩液流電池所需要的開發(fā)出來低成本的大量供應(yīng)的方案，而且是獨(dú)立于鋼鐵行業(yè)的釩，目前來講開發(fā)程度是不夠的。也就是唯一的‘卡脖子’問題。”黃綿延進(jìn)一步解釋。

黃綿延最后強(qiáng)調(diào)，從某種程度上，我們認(rèn)為全釩液流電池是適合未來長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能做調(diào)峰電站的技術(shù)。同時(shí)，液流電池也非常適合用作為抽水蓄能的補(bǔ)充，我們一直以來也是這么定義未來市場(chǎng)的。

（作者：費(fèi)心懿 編輯：張偉賢）

關(guān)鍵詞： 液流電池 電化學(xué)儲(chǔ)能 儲(chǔ)能電池