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储能电池产能增幅相当巨大,但为何依旧短缺?

2022-11-04 10:44
芯流智库
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02供给:争不过汽车

好巧不巧,电站储能电池紧缺,正好碰上了史无前例的新能源汽车景气。电站和汽车储能,都对磷酸铁锂电池有很大需求,但讲究招投标、性价比的电站,怎么可能抢得过来势凶猛的汽车公司?

于是,电站储能此前存在的一些问题浮出水面。

一方面,储能系统的初装成本高。受到供需关系以及产业链原材料涨价的影响,2022年后,整个储能系统集成的价格,已经由2020年初的1500元/千瓦时,涨到了当前的1800元/千瓦时。

储能整个产业链全线涨价,电芯价格普遍在1元/瓦时以上,逆变器普遍上涨5%~10%,EMS也上涨了10%左右。

可见,初装成本已经成为掣肘储能建设的主要因素。

另一方面,成本回收周期长,盈利困难。以2021年1800元/千瓦时的储能系统成本计算,储能电站两充两放,充放电平均价差在0.7元/千瓦时以上,至少10年才能够收回成本。

同时,由于目前各地区鼓励或强制新能源配储能策略,比例在5%~20%之间,这样又增加了固定成本。

除了以上原因,电站储能也像新能源汽车一样会燃烧、爆炸,这种安全隐患虽然概率很低,更让风险偏好极低的电站望而却步。

可以说,“强配”储能,但是不一定并网交易的政策,让很多需求下单了,但又不着急用。毕竟,电站大多是国营企业,保证安全是首要的,他们也面临着财务考核,谁愿意急吼吼地上一个回收时间这么长的项目?

按照决策习惯,电站储能的许多订单,应是下了、挂着、等待政策进一步明晰。市场需要大口吃螃蟹的人,但有胆子的,毕竟不多。

可见,电站储能的问题往深里挖,除了有一小部分是上游的锂涨价,还有一大部分是传统技术方案不完全适用于电站场景,应该怎么解决这个问题?

这时,液流电池解决方案进入了人们的视线。有市场人士就注意到,“锂电的储能装机占比自2021年4月已趋下降,市场增量正转向液流电池”。那么,这个液流电池,是何方神圣?

03未来:转向液流电池?

简单来说,液流电池有很多适用于电站场景的优点。常见的液流电池,包括全钒液流电池、锌铁液流电池等。

以全钒液流电池为例,其优势包括:

首先,循环寿命长、充放电特性好,适用于大规模储能场景。全钒液流储能电池的充放电循环寿命可达13000次以上,日历寿命超过15年。

其次,电池功率与容量相互“独立”,使得储能容量规模容易调节。全钒液流电池的功率由电堆的规格和数量决定,容量由电解液的浓度和体积决定。电池功率的扩容可通过增大电堆功率和增加电堆数量实现,容量的提高可以通过增加电解液体积实现。

最后,原材料可循环利用。其电解质溶液可以循环使用和再生利用。

然而,长期以来,液流电池成本居高不下,无法大规模商业化应用。

以钒液流电池为例,其成本主要来自于电堆和电解液:

电解液成本占了约一半,主要受钒价影响;剩下是电堆成本,主要来自于离子交换膜、碳毡电极等关键零部件材料。

电解液中钒的供给,是一个有争议的问题。我国的钒储量位居全球第三,但是这种元素多和其他元素一起出现,冶炼是一项高污染、高耗能工作,有政策限制。而且,钢铁业占据了对钒的大部分需求,国内的核心生产商攀钢钒钛,当然首先供应钢生产。

这么一来,钒液流电池,似乎又重复了含锂储能解决方案的问题——和一个更大宗的产业抢上游产能,因而成本会周期性大幅波动。如此,人们就有理由寻找更多元素供给稳定的液流电池方案。

电堆中的离子交换膜与碳毡电极,是类似于芯片一样的“卡脖子”存在。

离子交换膜材料方面,国内企业主要使用美国百年企业杜邦公司所生产的Nafion质子交换薄膜,价格非常昂贵。并且,虽然它在电解液中的稳定性高,但存在钒离子渗透率较高、不易降解等缺陷。

碳毡电极材料方面,也受制于国外厂商。良好的电极材料,可以提高液流电池整体的运行效率和输出功率。然而,目前碳毡市场也主要被国外厂商SGL Group、Toray Industries等占据。

综合下来,一算账,钒液流电池的成本,就比锂电还要高多了。

储能新贵液流电池,还有较长的路要走。

04尾声:打通国内大循环的关键

说一千道一万,电站储能要发展起来,最关键的,倒还不是什么技术细节,而是明确电站储能参与电力市场交易的主体地位。

我国的电网体系十分庞大、错综复杂,让电站配建的储能独立上网,不是一件简单的事情,但这个事也不能裹足不前。

对于各大电站来说,如果配建的储能只是做一些辅助服务,而不具备独立的市场交易地位,也就是不能把多余的电,以合适的市场价格卖给别人,那这个帐始终是很难算过来的。

所以,要千方百计地为电站配建储能转为独立运营身份创造条件,使其成为电力交易市场中的活跃参与者。

当市场走在了前面,储能面临的许多成本与技术问题,相信也会迎刃而解。

       原文标题 : 储能电池紧缺,为什么?

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