储能赛道三元锂惨遭淘汰,钒电池时代来临,谁是下一个宁王?

赶碳号 2022-07-07 10:49:23

7月5日,全球最大锂钒混合动力电池BESS项目在英国牛津正式启动,其电动汽车充电园区的开放标志着该项目交付的最后一步。与此同时,我国全钒液流电池迎来一轮重大政策利好。

近日,国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》特别强调:中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池;选用梯次利用动力电池,应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估。

这意味着,我们最熟悉的三元锂电池等被中大型电化学储能电站除名。这将给全钒液流电池等新型化学储能带来前所未有的发展机遇。

01锂电池中国缺锂,钒电池中国不缺钒

能源超级枢纽牛津 BESS 鸟瞰图

7月5日,作为尖端能源超级枢纽牛津项目的一部分,瓦锡兰为 Pivot Power 提供的混合动力电池系统正式启动。

该混合电池是英国首个此类电池,旨在满足多种储能需求,并支持可再生能源的增加,以实现英国到 2030年50GW海上风电和70GW太阳能容量的目标。这也是英国第一个直接连接到牛津郊区考利变电站国家电网高压输电网络的英国最大液流电池。

2021年以来,国家层面密集出台的政策提振了储能市场投资积极性,储能行业的发展空间与可持续性得到充分释放。传统的抽水储能受地理位置(水库)的制约,电化学储能是不可或缺的发展方向。

CNESA数据显示,截至2020年底,电化学储能投运项目累计占比约为9.2%,其中锂离子电池约为88.8%。现在主流的三元锂电池、钠硫电池被踢出局,谁将补位?

钒电池和钠离子电池都面临巨大的机遇。

纳离子电池,因为宁德时代在该技术上的研发与产业化,已广为人知。这意味着,即便没有三元锂电池,宁德时代在电化学储能方面仍然具有绝对优势。这被视为万亿宁王的第二增长曲线、

而全钒液流电池则相对新鲜和神秘。

由于市场没有特别纯正的全钒液流电池公司(仅有少数公司极少量参与),因此投资者像炒锂电池一样,把金属钒相关公司股票都炒起来了。

在这里,赶碳号要说一句:中国缺少锂矿,但是不缺钒矿,不可盲目跟风。

钠资源在地壳中的丰度为2.75%,远高于锂资源的0.0065%。2021年中国的钒资源全球储量占比39%,排名世界首位。

另外,锂电池回收难度大、回收成本高;而全钒液流电池用的是水溶液,假设电堆坏了,里面的电解液还可以循环再利用。

02安全、环保、使用寿命更长

全钒液流电池,简称钒电池,顾名思义它是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。

与锂电池不同的是,液流电池的电解液与电堆是相对分离的,由于全钒液流电池电解质离子存在于水溶液中,不会发生热失控、过热、燃烧和爆炸。

除了超高的安全性外,全钒液流电池更环保,寿命更长(20年)。前文已述,钒电池的电解是可以完全重复利用的。

插图:詹姆斯·普罗沃斯特

钒电池的电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开,从根本上改变了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆的大小,容量只取决于电解液的储量和浓度,设计灵活。当功率一定时,要增加储能容量,只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可,而不需要改变电堆大小。

03缺点:“贵、重”

2019年在美国爱荷华州安装 1MWh 的 Invinity 钒液流电池。来源:Invinity Energy

钒电池优势很明显,缺点也很突出。

首先是“重”,也就是体积过大。

受制于电解液中离子溶解度上限,钒电池比能量密度低,且技术难以突破。同样能量的钒电池体积可达锂电池的 3-5 倍,质量达 2-3 倍。

其次是“贵”,成本过高。

每单位全钒液流电池成本约为锂电池的2-3倍,目前全钒液流电池成本高达3-3.2元/Wh,而储能锂离子电池成本约为1.2-1.5元/Wh。

虽然现在也在降成本,但是最主要的原材料是钒。钒作为一种常用金属,价格波动较大,这也将直接影响到钒电池的生产成本。

此外,钒电池通常工作环境温度需保持在 0-45℃,对环境也有一点小要求。比如,西部大型风光基地,夜晚温度经常低于零度。

钒电池虽然也可以应用在户用储能,但是基于全钒液流电池的技术特性,其更适合于作为电力基础设施。换句话说,钒电池在大规模、中长时间尺度、集中式电网储能或新能源配套储能领域,拥有更大潜力。

尾声

今年4月,首个国家级大型化学储能示范项目、也是全球最大的液流电池储能电站——大连液流电池储能调峰电站进入调试阶段。项目总投资约38亿元人民币,分两期建设。储能电站投运后,一期投入的716个灰白色电解液储罐将可储存400兆瓦时电量,即40万度电。以一个普通家庭平均每月的用电量约150-300度来计算,可以供应近2000个家庭使用一个月。

该项目是国家重点示范工程,其顺利投入使用,将会加速钒电池在储能领域的产业化、大规模应用。

END

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