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    锂电池在储能行业的未来如何?

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      电池厂打工人

        新能源+储能的模式在未来的发展前景是明确的。电化学储能,作为储能技术中增速最快的细分领域,持续被投资者们看好。

        先前,我们已经系统介绍了海外储能的情况,他山之石,可以攻玉。今天,笔者将往上游延伸,打开电化学储能的黑箱,带你捋一捋,除了大众已经熟知的锂离子电池储能,是否还有其他的技术值得关注。

        一、钒电池,有望弯道超车

        去年4月份的时候,北京集美大红门25MWh直流光储充一体化电站发生火灾,造成2人牺牲,事故调查后,是锂离子电池发生了热失控。

        火灾事故发生后,笔者也做了统计,过去三年间,全球范围内的储能项目发生火灾数量不低于30起。在这一桩桩事故的背后,让人不禁要问,除了锂离子电池储能,难道就没有Plan B了吗?

        虽然锂离子电池目前占据着电化学储能的绝大部分市场份额,但是储能还没有大规模商业化应用,鹿死谁手其实也很难说。在这种背景下,钒电池作为一种更安全、寿命更长的电池,逐渐走入了公众的视野中。

        简单科普下钒电池,它是一种基于金属钒元素的氧化还原可再生燃料电池。钒电池的成本主要来自于电堆(电池堆,串联很多电池)和电解液,两者的成本就接近总成本的80%。

        钒电池充放电工作原理

        电解液中,主要成本是五氧化二钒,所以钒价的波动对钒电池的影响还是很大的。笔者查了一下,今年的进口五氧化二钒价格稳中有升(截至去年11月底,价格约为1.9万美元/吨)。而电堆的主要成本主要来自于隔膜等材料。

        回溯一下钒电池的发展历史,你就会发现这钒电池的出现也不是一天两天了。

        1995年工程物理研究院就率先开始钒电池的研制。6年后,海外VRB Power公司开始进行钒电池的商业化运营。我们说,先进的技术和经验,往往可以通过外延式并购获得。2009年,中国普能成功收购了VRB Power,属实拿资本换技术的又一经典案例。去年,庙堂发布的储能发展指导意见,也要推动实现全钒液流电池进入商业化的要求。

        聊了这么多,那钒电池相较锂离子电池的优点,到底在什么地方呢?主要有以下四点:

        1.钒电池的脾气更小一些。电池系统无潜在的爆炸或着火危险,安全性高(没有任何易燃溶剂);

        2.钒电池有长寿的特性,钒电池的活性物质存在于电解液中,电解质离子只有钒离子一种,故充放电时无其他电池常有的物相变化。加拿大VRB Power公司商业示范中运行时间最长的钒电池组件已正常运行9年多,充放电循环寿命超过18000次;

        3.钒电池不需要让人太操心。运维简单方便,且可回收价值高,钒虽然价格昂贵,但给一组数据,如果钒电池电解液回收率能达到90%,钒电池电解液成本仅为初期投入成本的10%;

        4.钒电池设计很灵活。当电池的输出功率一定时,若要增加储能容量(比如达到超过GWH),只需增大电解液储存罐容积或提高电解质浓度就可以实现,而这一点是锂离子电池很难实现的(不同梯级利用的电池状态各不相同)。

        二、钒电池的成本,有多大的下降空间?

        马克思早就告诉我们,凡事要辩证地看待,特别是成本。

        钒电池如果各方面都优秀,早就没锂离子电池什么事了。商业社会,资本最终还是逐利的。钒电池目前来看,最大的问题是成本太高。钒液流电池成本是锂电池的2-3倍,铅酸电池的4-6倍。

        各储能方式成本对比

        所以,钒电池的成本还是有很大的下降空间。

        上文也着重讲了,钒电池的成本主要来自于电解液和电堆。电解液方面,其中的五氧化二钒可通过未来回收技术的提升实现全生命周期的成本下降;电堆方面,据笔者调研后发现,各机构已经开始了降本研究之路,比如大连化物所通过开发可焊接多孔离子传导膜,使得电堆膜材料的使用面积下降30%、电堆的总成本下降 40%。

        已经有机构给出了降本预测,预计5年内钒电池成本将降至2000元/KWh,十年内降至1300元/ KWh。如果这个降本速度真能实现,钒电池商业化应用的最大障碍将被移除。甚至钒电池发明人,也来为钒电池储能站台。

        不止是钢货

        是老王卖瓜自卖自夸,还是确有其事?时间会告诉我们答案。

        除此之外,还有一点笔者想着重强调,相较锂资源,中国在钒资源的储量还是比较丰富的,占全球储量的46.9%。因此相比于锂电池要去海外收并购、找资源,我国未来钒电池的发展根本不用看其他国家脸色。

        在技术逐渐成熟+上游资源丰富+降本之路顺利,近三年我国钒电池储能项目规模逐渐上升。笔者梳理了钒电池的储能项目,可以说,这些示范项目运行情况如何,将很大程度决定钒电池未来十年乃至二十年的发展。

        钒电池储能项目一揽

        三、多年前的锂电池,降本速度如何?

        对制造业来说,成本的下降除了技术的进步,很重要的原因就是规模的提升。

        通过下面这张锂电池成本下降图就可以看出,随着锂电池在动力电池领域的大规模推广和应用,锂电池成本不断下降,30年前的成本是现在的40倍以上。钒电池作为电化学储能中一种安全的储能方式,也有望复制锂电池的降本路径,迎来弯道超车。笔者是看好钒电池储能这条细分赛道的。

        锂电池成本均下降趋势

        最后需要提示的是,钒电池在储能行业中尚处于商业化的初级阶段,最终市场将如何演变,仍有一定的不确定性。另外如果隔壁家的孩子锂电池,解决了自身安全问题,其实对钒电池来说的打击力度无异于是非常惨重的。

        所以,技术路线的选择,本身就是一场豪赌。赌对了,就坐上了风口,赌错了,或许就写入了历史教科书。

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