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锂离子电池储能的未来趋势

导读: 未来的储能热点,不是煤炭,也不是铁矿石,而是锂。这种自然界中最轻的金属,却可能是未来能源格局中分量最重的资源。中国在今年启动雄心勃勃的电动车计划,将极大地拉升对锂电池主要原料锂的需求——当电动车达到100 万量时,中国对锂的需求将超过现有全球锂的供应量。

  未来的储能热点,不是煤炭,也不是铁矿石,而是锂。这种自然界中最轻的金属,却可能是未来能源格局中分量最重的资源。中国在今年启动雄心勃勃的电动车计划,将极大地拉升对锂电池主要原料锂的需求——当电动车达到100 万量时,中国对锂的需求将超过现有全球锂的供应量。还有人声称,汽车业从石油转向锂,不过是从一种有限的资源换到了另一种有限的资源。这种逻辑下,锂显然会取代石油成为财富的符号。

  考虑到全球锂矿产能的动态增长,以及锂电池随着技术提示而减少对锂的使用,上述预言或许过于危言耸听了。但在中国宏大的电动车计划里,供不应求局面已开始显现。大约有1000 多家锂电池生产商在参与中国锂产业的赤膊战,这提前预演了对上游原料的争夺场面。在最被看好的磷酸铁锂电池上游,磷酸铁锂的供应正在成为问题,全球最大的磷酸铁锂供应商天津斯特兰公司,产能也不过2000吨。中国有100 多家企业在开足马力生产磷酸铁锂,但真正能生产高品质产品的企业不超过10 家,他们将是未来锂电池产业的上游主导者。寻找并发现他们也将是投资者最大的兴趣所在。

  早在1986 年,863 计划启动时,锂电池就被视为中国的战略产业之一。但中国的研究多年停滞不前,锂电池成为日本和美国人垄断的领域。直至最近几年民营企业与专业研发机构走到一起,中国锂电池的技术才得到质的飞跃。在锂电池的关键部件如隔膜上,中国已经有少数公司可以与世界最好的公司抗衡。

  锂产业只是整个储能市场的冰山一角。比电动车市场更大的,是新能源并网环节和城市里电力的削峰填谷。这三者是互为犄角的一个生态系统。储能不仅能保证在最上游的发电环节接入的新能源电力是持续而且稳定的;在能源的使用端,白天和黑夜的巨大需求差异也需要储能削峰填谷;而新增加的电动车,有专家表示,如果中国现有车辆全部转换为电动车,将等于重建一个国家电网系统,简直是灾难性的投入。最理想的状态下,电动车应不仅能作为能量的吸取方,也可将电力输送回电网以调节峰谷,这可大大减少电网为了平衡负荷增加过多的建设。在终极能源版图里,储能将成为一种分布式、智能可控能源格局里基石。而现在,储能只不过占装机总量的不到2%。这显然意味着在上述3 个方面,储能蕴藏这巨大的商业机会。

  锂电池一度被认为也适用于后二者,但在最近国家电网投资的国家风光储输一期示范工程中,总量18 兆瓦的磷酸铁锂电池储能系统招标暂停了。原因在于其成本过高,而且当手机里的电池放大数百倍时,其电池一致性的问题仍未解决。在大型储能领域,风头最劲则属纳硫电池,其能量密度接近锂电池,而且不存在一致性问题。于此类似的,液流电池的代表钒电池也逐渐被公认更适合大规模储能应用。在前者上,国家电网公司已经接近产业化。而后者,代表公司如普能通过收购国外领先技术拥有者,成为全球最具竞争力的电池公司之一,并因此获得了风投三轮共计3000 多万美元的投资。

  事实上,在电池领域没有完美产品。铅酸电池,性能稳定但寿命太短,且能量密度过小;钠硫电池,必须保证300℃的工作温度;钒电池,能量密度太低。最为考验创业者的是为这些电池找到趋利避害的应用市场。如钒电池虽然能量密度低,体积大,但其液流电池的构造可以使得其反复、长期的快速充放电。所以,其天然适合对占地面积不敏感的大型新能源储能,而不是城市里的削峰填谷,更不是电动车的狭小空间;再比如,被视为落后产品的铅酸电池,因其价格低廉,反而有可能在农村这些没有充电桩问题的市场,率先应用到初级电动车上。而随着市场的培育,这些务实的公司则有了往更高级产品升级的门票。所以,投资者在这一领域可能要警惕技术至上的原则,那些对产品应用路径有着敏锐判断,对商业模式有所创新的公司,同样也具有投资价值。

  至此,我们讨论的仍只是储能解决方案里最为热点的,但仅仅是很小的一部分。

  遵循储能的原理:电力——其他能量——电力这一路径,电力可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储。其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能;电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能;电化学储能包括铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能;相变储能包括冰蓄冷储能等。

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