編輯《證券時報》 唐強
近年來,我國新能源發電裝機容量快速增長,對新型儲能等調節資源的需求也日益增長。在儲能發展軌道上,行業總產值將達到萬億。
鋰離子電池儲能在眾多新型儲能路線中占有90%以上的份額,穩居第一;全釩液流電池因其安全性高、使用壽命長、可擴展性好而備受期待,在大規模儲能領域具有良好的應用前景。
今年,四川省出臺了第一項支持釩電池產業發展的專項政策。四川省攀枝花市提出了建設“中國釩電之都”的愿景,在這里實施了全行業第一個商業租賃模式全釩液流儲能電站示范項目。11月,完成了全釩液流電池設備的采購和招標,對釩儲能產業和金融服務業的綜合發展具有基準意義。
鋰電池儲能“一家獨大”
“新能源正在爆炸性增長,新能源的增長必然會帶來儲能的發展;國家能源結構規劃肯定會帶來儲能領域的增長。目前儲能的發展方向還不確定,正處于百花齊放的階段。每條軌道都有自己的發展,降低成本,提高技術水平。”釩鈦董事長羅吉春告訴《證券時報》編輯。
業內普遍認為,未來可再生能源的比例越大,建設長期儲能的必要性和緊迫性就越大,長期儲能可以在更長的時間維度上調整新能源儲能的波動。一般來說,長期儲能技術可分為機械儲能、熱儲能和電化學儲能三類。
目前,長期儲能正處于發展初期,長期儲能的持續時間尚未在國內外統一定義。一般認為,持續放電時間不少于4小時、使用壽命不少于20年的儲能技術是長期儲能。
目前,抽水蓄能是成熟度最高、效率最高的長期儲能技術,占全球70%以上。但抽水蓄能選址困難,極其依賴地形,受地理條件限制,投資周期長。
看看新的儲能領域,包括鋰離子電池、鉛電池、鈉硫電池、壓縮空氣、液流電池、超級電容器和飛輪儲能。在許多新的儲能市場中,鋰離子電池由于其技術成熟、應用廣泛、能量密度高,暫時處于“主導地位”。
根據國家能源局的數據,截至2024年上半年,新型儲能項目累計裝機規模已達444萬千瓦/9906萬千瓦時,較2023年底增長40%以上;鋰離子電池儲能占97%,液流電池儲能占0.4%。
然而,一些業內人士認為,隨著長期儲能需求成為主流,目前的鋰離子電池儲能技術難以滿足未來市場的發展,液流電池儲能等路線將更適合長期儲能需求。
在安全性方面,鋰離子電池儲能電站有大量電池。一旦出現熱失控、短路或電解質泄漏等安全問題,將受到廣泛的影響。據CESA儲能應用分公司工業數據庫不完整統計,自2009年11月以來,全球儲能事故117起。從電池類型來看,磷酸鐵鋰電池儲能系統相關事故68起,占58%;三元鋰電池儲能系統相關事故36起,占31%。
2022年6月,國家能源局發布了《防止電力生產事故25項重點要求(2022年版)(征求意見稿)》,在《防止電化學儲能電站火災事故》一欄中明確提到,“三元鋰電池、鈉硫電池不應用于中大型電化學儲能電站,電力電池不應用于梯隊”。
但在2023年3月正式發布的《防止電力生產事故25項重點要求(2023版)》中,將上述措辭改為“中大型儲能電站應選擇技術成熟、安全性能高的電池,并謹慎選擇梯級電池”。
釩電池儲能
初始投資成本高
液流電池作為一種新型電池,其特點是通過正負電解質溶液活性物質的可逆氧化還原反應,將正負電解液分開循環,實現電能與化學能的相互轉化。
液流電池可分為全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅鐵液流電池、鋅溴液流電池、全鐵液流電池等。在液流電池中,全釩液流電池具有能量效率高、循環壽命長的優點,是目前最商業化、技術成熟度最強的液流電池技術。
但實際上,全釩液流電池儲能在大規模應用和商業化方面面臨著成本、能量密度、技術成熟度、環境適應性等挑戰。
釩鈦總經理馬朝輝向《證券時報》編輯承認,釩電池儲能一次性投資較高,與鋰電池相比優勢不明顯。成本是制約全釩液流電池發展的核心問題。由于初始安裝成本高,其商業化發展相對緩慢。
釩電池的主要缺點是能量密度低,占地面積大。對于100兆瓦/400兆瓦時釩電池的大型儲能項目,如果使用相同的場地,鋰電池可達800~1000兆瓦左右。
在成本方面,根據東方財富證券的研究報告,全釩液流電池的核心部件可分為能源單元、功率單元和配套系統,能源單元的核心是電解質,這將直接影響能源單元的性能和成本。從全釩液流電池的成本結構來看,電解質和堆積成本的比例分別可達40%、35%的釩電解液可以有效降低釩電池儲能系統的成本。目前,大連融科、釩鈦股份、川威集團等國內布局電解液的企業。
目前釩電池系統的投資成本約為2300~2500元/kWh,鋰離子電池約1500~2000元/kWh。根據市場招標價格,全釩液流電池儲能系統中標價格約為2.5元/Wh;磷酸鐵鋰電池儲能平均單價為1.44元/Wh。
目前,國內全釩液流電池產業鏈已逐步形成,行業希望與鋰電池形成錯位競爭。其中,上游主要涉及釩資源的開采和冶煉,主要企業包括釩鈦、攀巖鋼鐵集團、河流鋼鐵集團、安寧股份等。;中游全釩液流電池儲能系統的設計和制造,包括功率單元(堆)和能源單元(電解質),主要企業包括國家電網英達、上海電氣、大連金融、中電興發等。;下游主要是儲能項目的開發和運營,包括大連金融、偉力德、北京普能等相關企業。
釩電池優勢
在于長期儲能
然而,馬朝輝進一步指出,釩電池儲能的優點是儲能時間配置更加靈活,安全性能優勢高,能量轉換率可達70%以上,特別適合大型長期儲能。
目前,液流電池的循環壽命可達1.5萬~2萬次,鋰離子儲能電池約5000次。液流電池的整體使用壽命可達20年或更長時間,這將大大降低儲能系統的維護成本和更換頻率。根據中國郵政證券的計算,全釩液流電池的儲能時間越長,初始投資成本越低。在4小時儲能項目下,行業平均水平可達到3000元/kWh的初始投資成本和0.85元/kWh的度電成本,行業龍頭企業可達到2650元/kWh的初始投資成本。
馬朝輝說,大連榮科已經在一個項目上使用釩電池10年了,釩基本上沒有損失。從長遠來看,兩者的成本相等,對行業的發展持樂觀態度。釩儲能項目一年比一年多。現在國家出臺的政策是向行業發出信號。未來,如果國內能夠進一步完善釩儲能產業鏈和商業模式,釩電池企業將有更多的精力和資金進行技術迭代,產業的健康發展將形成。目前,釩鈦已關注釩電池10多年,長期從事釩電解質技術路線研究,從技術、可行性、經濟等方面不斷進步。
2022年,釩鈦與大連榮科簽署合資協議,共同投資成立四川釩融儲能科技有限公司(以下簡稱“釩融儲能”)。雙方將探索和研究釩電解質定價機制,創新商業模式,促進釩電池儲能的商業化。
馬朝輝希望:“儲能市場可以健康發展。在一些項目中,鋰電池和釩電池。目前,許多新能源項目的建設需要儲能配套設施,這是一個積極的問題。目前,釩電池產業鏈上有100多家企業,正處于競爭階段。釩鈦保證上游資源,促進對方技術迭代,釩電解質成本預計將繼續下降。”
據釩鈦高管介紹,釩鈦為大連融科提供了1.6萬多噸(折V2O5)制備釩電解液的優質原料。雙方共建了2000立方米/年的釩電解液生產線。該生產線于2023年完成設備安裝和熱負荷試運行調試,并進行了試運行,達到了生產效果。隨后,釩鈦將繼續與大連融科共建6萬立方米/年釩電解液生產線,共同推動釩在儲能領域的應用和發展。
釩電儲能創新租賃
啟動商業模式
今年5月,四川省經濟和信息化部等六個部門聯合發布了《促進釩電池儲能產業高質量發展實施計劃》(以下簡稱《實施計劃》),努力建設中國領先的釩電池儲能產業基地,這是中國第一個釩電池產業專項政策。
根據上述實施計劃,支持釩電池在光伏、風力等新能源發電、電網峰值調頻、通信基站儲能等方面的推廣和應用。結合實際需要,建設多個釩電池儲能電站,探索技術、商業模式和體制機制創新,促進釩電池儲能的市場化和大規模應用。
四川擁有釩電池儲能產業發展的基礎,省釩資源儲量居全國第一(攀枝花釩資源儲量居世界第三),建設了世界上最大、產業鏈最完整的釩產品綜合生產基地。
根據中郵證券的研究報告,2025年釩電池在新型儲能中的累計裝機滲透率將提高到近20%。
攀枝花基于良好的預期,提出了建設“中國釩電之都”的愿景,加快了釩電池產業的布局,并于2023年發布了四川省第一個新的儲能計劃。到2025年,攀枝花將努力形成800mW以上的電堆容量和2GWH釩電池容量生產能力,儲能產業產值達到500億元。到2030年,形成1.5GW電堆容量和4GWH釩電池設備和系統集成能力,全面建設完整、韌性、全生命周期的釩電池儲能產業生態鏈。
《證券時報》編輯了解到,攀枝花還探索了釩電解質租賃的新商業模式,即釩電解質成本在運營周期內以租金的形式分期支付,以減少項目的初始投資。同時,保證釩電解質的再生和回收,確保釩電池壽命到期后的回收。
2023年底,國家電力投資集團四川攀枝花100mW/500mWh全釩液流儲能電站示范應用項目啟動。這是中國最大的釩電池儲能示范應用項目。總投資16億元,占地5萬平方米。據報道,該項目以獨立儲能電站的形式單獨測量和接受電網調度。當儲能容量達到500兆瓦時,項目輸出功率可達100兆瓦。
釩電池儲能電站就像一個巨大的“充電寶”。據此計算,如果攀枝花城市電網在特殊情況下失電,儲能電站可以為當地居民提供大約4小時的電力保障。
今年11月初,攀枝花城建交通(集團)有限公司子公司攀西金融租賃(上海)有限公司與大連金融儲能技術發展有限公司作為項目聯合體,成功中標全釩液流電池設備采購項目,期限為20年。
這也使其成為全行業第一個商業租賃模式全釩液流儲能電站示范項目,對釩儲能產業和金融服務業的綜合發展具有基準意義。
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