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中石油大學(xué)專家詳解儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展:內(nèi)部收益率5-7%,激進(jìn)的投資者眼光可盯在鋰電池、全釩液流電池、甚至鐵鉻液流電池

  • 2021年12月16日 13:40
  • 來(lái)源:中國(guó)鐵合金網(wǎng)

  • 關(guān)鍵字:五氧化二釩
[導(dǎo)讀]中石油大學(xué)專家詳解儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展:內(nèi)部收益率5-7%,激進(jìn)的投資者眼光可盯在鋰電池、全釩液流電池、甚至鐵鉻液流電池

中國(guó)鐵合金網(wǎng):依托于傳統(tǒng)能源,新能源是一種相對(duì)而言比較新興的技術(shù),具體包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、化學(xué)能源,也就是我們常用的電池,還有氫能、生物質(zhì)能和地?zé)崮堋?/p>

儲(chǔ)能是我們通過(guò)介質(zhì)或者設(shè)備,利用物理或者化學(xué)的原理和方法,把能源儲(chǔ)存起來(lái),根據(jù)具體特定的形式進(jìn)行釋放。簡(jiǎn)而言之,儲(chǔ)能就是我們把能量通過(guò)物理或者化學(xué)的方法封存,在需要的時(shí)候再進(jìn)行釋放,儲(chǔ)存釋放、儲(chǔ)存釋放來(lái)回的循環(huán)。

93%以上的儲(chǔ)能是抽水儲(chǔ)能,也就是通過(guò)高溫高壓、通過(guò)電力把水抽到高處,在低處進(jìn)行釋放。同時(shí)還包括一些新的儲(chǔ)能形式,包括熔鹽儲(chǔ)能、非熔鹽儲(chǔ)能,壓縮空氣儲(chǔ)能,它們統(tǒng)稱為物理儲(chǔ)能,也就是通過(guò)機(jī)械能或者物理能的力量?jī)?chǔ)存一些能量,在需要的時(shí)候進(jìn)行釋放。

近幾年來(lái)發(fā)展比較迅速,增長(zhǎng)最快的是電化學(xué)儲(chǔ)能,也就是我們比較熟悉的電池,比如我們平時(shí)開的新能源車,實(shí)際上用的是鋰電池,另外還有一些比較新的液流電池,包括鉛蓄電池,它們統(tǒng)稱為電化學(xué)儲(chǔ)能的方式。電化學(xué)儲(chǔ)能比起別的儲(chǔ)能方式,具備比較寬的調(diào)峰,使用比較方便,大的小的都能用,這些優(yōu)點(diǎn)。

如果具體分類的話,儲(chǔ)能可以分為儲(chǔ)氫、儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱。儲(chǔ)氫,比如嫦娥五號(hào)升空,要用到一個(gè)高壓氣態(tài)的儲(chǔ)氫。這個(gè)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用由來(lái)已久,只是在近幾年來(lái)有一種民用的趨勢(shì),大家在看能不能把氫氣作為一種能源進(jìn)行儲(chǔ)存。儲(chǔ)氫產(chǎn)生的氫能源經(jīng)過(guò)燃燒,氫只會(huì)生成純水,它是一種非常清潔的能源。還有儲(chǔ)電的方式,就是剛剛說(shuō)的電化學(xué)、電池和機(jī)械能,最后還有一種儲(chǔ)熱,就是熔鹽通過(guò)溫度和材料的相變進(jìn)行一個(gè)儲(chǔ)能的方式。

儲(chǔ)能的核心是進(jìn)行波峰和波谷之間的調(diào)節(jié)。為什么我們以前沒有注重這種儲(chǔ)能的形式,而在這兩年特別火呢?以前我們主要是通過(guò)火力發(fā)電,但是眾所周知火力發(fā)電會(huì)有一些空氣污染,國(guó)家提出了3060的雙碳目標(biāo),因此火力發(fā)電現(xiàn)在正在被慢慢的控制,新能源發(fā)電,也就是太陽(yáng)能發(fā)電、光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等等成為了主流。

風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電都有一個(gè)特點(diǎn),就是它有波峰和波谷,白天的時(shí)候能夠發(fā)電,但是晚上的時(shí)候不能發(fā)電。因此國(guó)家電網(wǎng)就碰到了一個(gè)難題,怎么能夠把波峰的電盡量在波谷的時(shí)候也能用,滿足各個(gè)階段用能的需求。

風(fēng)能發(fā)電還存在著間歇性的問(wèn)題,有風(fēng)的時(shí)候就能發(fā)電,沒風(fēng)的時(shí)候就不能發(fā)電,那是不是有一種儲(chǔ)能的形式,無(wú)論有沒有風(fēng),都能讓用電的需求端實(shí)現(xiàn)自由的能量使用,因此儲(chǔ)能領(lǐng)域就應(yīng)運(yùn)而生。

最近每天都有關(guān)于儲(chǔ)能的新聞,我們可以看到包括北京市和各個(gè)地區(qū),有大量關(guān)于儲(chǔ)能包括新能源這方面的攻關(guān),可以看到國(guó)家正在積極推動(dòng)氫能、先進(jìn)儲(chǔ)能、智慧能源系統(tǒng)碳減排關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)。另外也指明了我們要研究的方向,比如氫能要重點(diǎn)做電解水制氫,也是我們常說(shuō)的氯氫。另外我們要積極規(guī)模化的使用氫氣的儲(chǔ)存與配送的技術(shù),增加燃料電池的供應(yīng)。

在即將舉辦的北京冬奧會(huì)上,會(huì)有一些氫能和氫車的展示,也是我們國(guó)家給全世界一個(gè)靚麗的名片。

我們還要進(jìn)一步推動(dòng)咱們的數(shù)字能源系統(tǒng),包括綜合能源控制和多能互補(bǔ)能方向的研究。具體的研究形式會(huì)涉及到智慧能源管理系統(tǒng),簡(jiǎn)單說(shuō)就是通過(guò)一種智慧的方式,實(shí)現(xiàn)能源自由、快速的調(diào)動(dòng),達(dá)到盡可能讓能源去到它們需要去的地方,我們要集成懂碳中和的人員,還要有計(jì)算機(jī)的人員,大家共同努力把這個(gè)系統(tǒng)做好。

2020年的儲(chǔ)能項(xiàng)目特別多,主要集中在各個(gè)省市,包括河北、山東、福建、河南、張家口,這都是一些先行的城市,可以看到各個(gè)地方根據(jù)每個(gè)地方的特征,它們選擇儲(chǔ)能建設(shè)的方式也是不一樣的。比如水利比較豐富的地方,就會(huì)選擇抽水儲(chǔ)能,對(duì)有一些控制,或者各個(gè)不同的環(huán)境,會(huì)選擇空氣儲(chǔ)能,或者是一些新的能源利用的形式。

預(yù)計(jì)2020年到2025年,我們儲(chǔ)能的空間會(huì)得到一個(gè)非?焖俚脑鲩L(zhǎng),預(yù)計(jì)到2050年我們的儲(chǔ)能裝機(jī)容量將達(dá)到200個(gè)GW左右。國(guó)內(nèi)新增的儲(chǔ)能項(xiàng)目截止到目前已經(jīng)有257個(gè),儲(chǔ)能規(guī)模11.8GW,分別是去年同期的1.6倍和9倍。顯而易見的是,儲(chǔ)能行業(yè)正迎來(lái)一個(gè)快速發(fā)展期。

截至2021年11月,超過(guò)二十多個(gè)省份發(fā)布了鼓勵(lì)或強(qiáng)制新能源配置儲(chǔ)能的政策,配置比例在5%-20%之間。可想而知,儲(chǔ)能未來(lái)將成為更多的電廠,甚至更多的可再生資源廠的一個(gè)標(biāo)配,這也給儲(chǔ)能行業(yè)形成了一個(gè)有力的推手。

通過(guò)今年比較火的鹽湖提鋰的項(xiàng)目可以看出,鋰電池已經(jīng)到了供不應(yīng)求的地步,龍頭企業(yè)正在全世界找鋰礦,哪個(gè)地方有鋰礦就到哪個(gè)地方先“搶”過(guò)來(lái),大家對(duì)鋰電池的未來(lái)也是非?春玫摹

隨著儲(chǔ)能的快速發(fā)展,可以看到各式各樣的儲(chǔ)能形式也會(huì)得到快速的提高。下面我將具體介紹一下每種儲(chǔ)能的技術(shù)。

抽水儲(chǔ)能就是在電力負(fù)荷低谷期將水從下層水庫(kù)抽到上層水庫(kù),將電能轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái),在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放上池水庫(kù)中的水發(fā)電。這也是我國(guó)布局較早的技術(shù)。到目前為止,水力資源非常好的一些河流、一些水域,都已經(jīng)提前做好了規(guī)劃,未來(lái)會(huì)進(jìn)行抽水儲(chǔ)能的設(shè)計(jì)。

抽水儲(chǔ)能可以大規(guī)模地實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。為加快抽水蓄能發(fā)展,“十四五”期間,國(guó)家電網(wǎng)將在新能源集中開發(fā)地區(qū)和電力負(fù)荷中心新增建設(shè)抽水蓄能電站裝機(jī)2000萬(wàn)千瓦以上,開放超1000億元股權(quán)投資。

在2021年能源電力轉(zhuǎn)型國(guó)際論壇上,國(guó)家電網(wǎng)董事長(zhǎng)辛保安表示,未來(lái)五年國(guó)家電網(wǎng)計(jì)劃投入3500億美元(約2萬(wàn)億元),推進(jìn)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí);到2030年,中國(guó)抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模將從目前的2341萬(wàn)千瓦提高到1億千瓦。2021年8月,能源局印發(fā)關(guān)于征求對(duì)《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》(征求意見稿)提出,“十四五”期間抽水蓄能將開工1.8億千瓦(CAGR約為20%) ,到2025年投產(chǎn)6200萬(wàn)千瓦,投資9000億。

抽水儲(chǔ)能的進(jìn)入門檻比較高,比較好的一些地塊與區(qū)塊,已經(jīng)比較早的被國(guó)家所謀劃,因此大家更多的目光集中在一些新的儲(chǔ)能方式上。

并不是每一個(gè)地段每一個(gè)城市或者每一個(gè)用電高峰的地方,都有很好的水庫(kù)或者是水資源,因此我們必須要開發(fā)一些新的儲(chǔ)能技術(shù),比如壓縮空氣儲(chǔ)能。壓縮空氣儲(chǔ)能作為儲(chǔ)能的一種補(bǔ)充形式,就是通過(guò)壓縮空氣的方式把能量集中在地下洞穴或者人工儲(chǔ)罐當(dāng)中去,它對(duì)地下的天然洞穴有非常高的要求,但是它具備一些優(yōu)勢(shì),就是成本比較低,壽命比較長(zhǎng),也比較可靠安全,可以提高存儲(chǔ)的利用率。

壓縮空氣儲(chǔ)能的使用效率可以從50%到70%不等,隨著規(guī)模的增加,壓縮空氣儲(chǔ)能也是有一個(gè)快速發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)家對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能也做了一些規(guī)劃。2019年6月,國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳等四部門聯(lián)合印發(fā)了《貫徹落實(shí)<關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見>2019-2020年行動(dòng)計(jì)劃》,提出重點(diǎn)推進(jìn)大容量壓縮空氣儲(chǔ)能等重大先進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目建設(shè),推動(dòng)百兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證示范。今年發(fā)布的國(guó)家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要明確指出,在氫能與儲(chǔ)能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域,組織實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃,壓縮空氣儲(chǔ)能被列為了未來(lái)要實(shí)施的儲(chǔ)能示范項(xiàng)目之一。

可以看到,在國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局在加快推動(dòng)新興儲(chǔ)能的過(guò)程中,已經(jīng)提出了壓縮空氣儲(chǔ)能和液流電池儲(chǔ)能,將來(lái)會(huì)快速的實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展。這是具體列舉了一下現(xiàn)在空氣壓縮儲(chǔ)能的例子。其中做的比較好的企業(yè)和公司,包括中科院工程熱物理所、國(guó)家電網(wǎng)、華電集團(tuán),還有一些企業(yè)先進(jìn)儲(chǔ)能的示范項(xiàng)目。其中中科院工程熱物理所首次實(shí)現(xiàn)了不需要依靠天然洞穴,進(jìn)行一些設(shè)備的研制可以進(jìn)行壓縮空氣儲(chǔ)能。壓縮空氣儲(chǔ)能現(xiàn)在的系統(tǒng)利用效率,經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化已經(jīng)由52%提高到了60.2%,相當(dāng)于是100度電進(jìn)去,通過(guò)壓縮空氣儲(chǔ)能可以出來(lái)60度電,供我們削峰填谷。

電化學(xué)儲(chǔ)能模塊也得到了非常快速的發(fā)展。從我們平時(shí)用的充電寶、手機(jī),還有一些新能源車,無(wú)不用到鋰電池。鋰電池在發(fā)展的初期也提出了各式各樣的路線,包括磷酸鐵鋰技術(shù)、碳酸鋰技術(shù)、三元鋰技術(shù),最終市場(chǎng)經(jīng)過(guò)了選擇和淘汰。最新的特斯拉和比亞迪,主要是通過(guò)磷酸鐵鋰技術(shù)進(jìn)行封裝。特斯拉也在近期開放了一個(gè)“電池日”,它們首發(fā)的4060的電池,也是具備非常大的競(jìng)爭(zhēng)力。

鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中,Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌。鋰電池依靠材料的進(jìn)步,有正極材料,隔膜,負(fù)極材料,還有有機(jī)的電解液,六氟磷酸鋰現(xiàn)在也做得非常優(yōu)秀。可以看到鋰電池是一個(gè)高集成的材料學(xué)工藝,需要設(shè)計(jì)比較好的,純度比較高的正極和負(fù)極材料,還涉及到非常好的隔膜,可以讓正極負(fù)極材料進(jìn)行快速的鋰的往返嵌入和拖嵌。

鋰電池現(xiàn)在的循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到2000次、3000次、4000次,最高可以做到6000次,然后會(huì)涉及到衰減。另外可以看到,鋰電池已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于水利、火力、風(fēng)力、太陽(yáng)能電站的儲(chǔ)能系統(tǒng)。鋰電池的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)也非常的明顯。鋰電池的優(yōu)勢(shì)在于可以充放電,循環(huán)壽命比較長(zhǎng),循環(huán)放電的性能非常好。鋰電池劣勢(shì)就是鋰非常貴,現(xiàn)在的需求實(shí)在是太多了,另外,鋰電池沒法兒完成1萬(wàn)次以上的充放電的需求,因?yàn)榘凑罩袊?guó)最新標(biāo)準(zhǔn),涉及到80%以上鋰的衰減率就會(huì)把鋰電池進(jìn)行一個(gè)回收和再利用。

中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院電子信息研究所發(fā)布《鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2021版)》中指出,儲(chǔ)能用鋰離子電池市場(chǎng)占比不斷提升,2020年達(dá)到了6.4%,較2019年提高1.3個(gè)百分點(diǎn)。其中電動(dòng)汽車用鋰離子電池對(duì)2020年全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率超過(guò)了60%。2021年11月18日,國(guó)家工信部發(fā)布《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件(2021年本)》(征求意見稿)。文件首次明確了儲(chǔ)能電池、動(dòng)力電池單體能量密度、電池組能量密度、循環(huán)壽命等具體要求,以及安全和管理方面要求。最新的一個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研究計(jì)劃,也是不停地對(duì)能量電池和能量密度、電池組的密度、循環(huán)壽命和容積的保持率,做進(jìn)一步的規(guī)范,不停地提高行業(yè)進(jìn)入的門檻。這樣中國(guó)鋰電池技術(shù)可以進(jìn)一步的得到迭代和發(fā)展。到目前為止,儲(chǔ)能電池的的循環(huán)壽命需要保持到5000次以上,基本上可以滿足我們的車開上10年、15年的需求。

2020年,全球鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了3141億元,預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到8241億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為14.8%。前年,鋰電池之父古迪納夫在98歲高齡的時(shí)候拿到了諾貝爾獎(jiǎng)。鋰電池已經(jīng)得到了快速和健康的,全方位的發(fā)展,中國(guó)也涌現(xiàn)了一批超過(guò)500億到1000億的鋰電池公司。

液流電池由點(diǎn)堆單元、電解液、電解液存儲(chǔ)供給單元以及管理控制單元等部分構(gòu)成,是電池里面一個(gè)新興領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)者。液流電池是通過(guò)電池的正負(fù)極活性實(shí)現(xiàn)的一個(gè)氧化還原堆的電池,它通過(guò)不同的電解液之間進(jìn)行一個(gè)相互之間的循環(huán)轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)了電池的儲(chǔ)存和釋放。它的優(yōu)勢(shì)包括造價(jià)低,有利于并行的設(shè)計(jì),有望實(shí)現(xiàn)快速滿足大中型儲(chǔ)能和調(diào)峰的需求。

現(xiàn)在液流電池可分為四大類。第一,全釩液流電池,也是最近這幾天股市特別火的一個(gè)方向,全釩液流電池將快速得到商業(yè)化的應(yīng)用。第二,新興的鐵鉻液流電池。第三,鉛酸液流電池。鉛酸液流電池初期的設(shè)計(jì)成本比較低,但是它的循環(huán)次數(shù)比較低,只能做到3000次左右,所以后期的維護(hù)成本是比較高的。第四,鋰離子液流電池。

以全釩液流電池舉例,全釩液流電池是以不同氧化態(tài)的釩離子來(lái)儲(chǔ)存化學(xué)能的一種可充電液流電池。全釩液流電池的最主要特征是電池正負(fù)極的變價(jià)元素都為釩。釩以四種不同氧化態(tài)存在于正負(fù)極溶液中。不同價(jià)態(tài)的釩顏色是不一樣的,所以全釩液流電池在具體工作的時(shí)候有不同顏色的液體的變化,非常漂亮。這也是到目前為止走得最前面的液流電池的技術(shù)。

大連化物所、中科院通過(guò)與地方企業(yè)合作,接連攻克了電解液、系統(tǒng)集成等諸多關(guān)鍵技術(shù)難題,大連化物所通過(guò)開發(fā)可焊接多孔離子傳導(dǎo)膜,使得電堆膜材料的使用面積下降30%、電堆的總成本下降40%。今年國(guó)家電網(wǎng)也在不同的地方上了全釩液流電池的示范,示范的效果非常好。2021年7月15日,國(guó)家發(fā)改委、能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出,堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化,實(shí)現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期。我們預(yù)計(jì)全釩液流電池在近幾年會(huì)得到快速和健康的發(fā)展。

鐵鉻液流電池是美國(guó)NASA在八十年代初期提出的電池,在2014年的時(shí)候首次完成了商業(yè)化項(xiàng)目,現(xiàn)在這個(gè)機(jī)子還在運(yùn)轉(zhuǎn),能量使用壽命大概在60到70左右。中國(guó)石油大學(xué)北京團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中海儲(chǔ)能,現(xiàn)在在進(jìn)行一個(gè)鐵鉻液流電池的開發(fā),有一些成果即將發(fā)布。國(guó)能電投今年采用了美國(guó)的技術(shù)做的第一個(gè)示范,今年的示范也做得非常好。

鐵鉻液流電池的長(zhǎng)相和原理跟全釩液流電池很像,也是兩個(gè)罐子,有正負(fù)極,液體在相互之間流動(dòng),通過(guò)充電和放電實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和釋放。它的理論效率大概可以達(dá)到80%到90%,在實(shí)驗(yàn)室的使用壽命已經(jīng)無(wú)限接近于這個(gè)理論值了。

鐵鉻液流電池的優(yōu)勢(shì)在于循環(huán)的次數(shù)非常多,可以達(dá)到2萬(wàn)次以上。哪怕用了20年或者25年,因?yàn)楝F(xiàn)在基本上簽光伏指標(biāo)都是簽20年,這中間的儲(chǔ)能肯定是不能接受替換的,所以鐵鉻液流電池循環(huán)次數(shù)是可以滿足光伏儲(chǔ)能的需求的。

鐵鉻液流電池的資源主要是鐵和鉻,現(xiàn)在地球上大概有1.5億噸鉻,3200噸釩,所以鐵、鉻的成本也是比較低廉的。另外因?yàn)樗饕躯}酸的鹽溶液,所以基本沒有爆炸的風(fēng)險(xiǎn),安全系數(shù)比較高,可以進(jìn)行并行的設(shè)計(jì),規(guī)模大、容量大,可以達(dá)到百兆瓦的級(jí)別。

在發(fā)電側(cè)鐵鉻液流電池可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷,彌補(bǔ)風(fēng)電的波動(dòng)率大和光電間歇性的缺點(diǎn)。具體在用戶側(cè)可以滿足不動(dòng)的保護(hù)柜、機(jī)柜,實(shí)現(xiàn)用戶負(fù)載的儲(chǔ)能保護(hù),另外也可以進(jìn)行高低峰電價(jià)的套利。有多種用戶側(cè)的場(chǎng)景。

中國(guó)石油大學(xué)北京聯(lián)合中海儲(chǔ)能這兩年,尤其是去年攻克了鐵鉻液流電池之前存在的一些問(wèn)題,包括它的副反應(yīng)等各個(gè)問(wèn)題。國(guó)家電投中央研究院目前實(shí)驗(yàn)室的能量密度為140mA每平方厘米,在產(chǎn)能達(dá)到1GW的時(shí)候,鐵-鉻液流的系統(tǒng)成本將與抽水蓄能相媲美。

我們對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)做了一個(gè)橫向?qū)Ρ,?guó)外的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展得比較早,尤其是美國(guó)和日本,近幾年中國(guó)也進(jìn)行了快速的迭代。我們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),鋰電池包括固態(tài)電池適合的儲(chǔ)能區(qū)間是每分鐘、每小時(shí)這個(gè)級(jí)別,從每小時(shí)到每天這個(gè)級(jí)別比較適用于液流電池的適用范圍。對(duì)于抽水儲(chǔ)能,因?yàn)樗畯牡吞幊榈礁咛幮枰獛讉(gè)小時(shí),所以適用的區(qū)間大概是每小時(shí)到每天。氫能是能源終極的利用形式,它是通過(guò)電解水制氫的方式,可以得到長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸跟輸運(yùn),所以我們認(rèn)為氫能的儲(chǔ)能區(qū)間適用范圍是從天到星期或者月這個(gè)級(jí)別。

不同的儲(chǔ)能方式各有優(yōu)缺點(diǎn),但是更為重要的是,每一種儲(chǔ)能方式都有一個(gè)最適用于它的儲(chǔ)能使用區(qū)間,這也是下一步隨著儲(chǔ)能行業(yè)得到商用,作為投資者,作為用戶必須要面對(duì)的問(wèn)題。

我們對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)做了一個(gè)橫向的對(duì)比,基于千瓦初步預(yù)估了一下不同儲(chǔ)能方式的成本。對(duì)抽水儲(chǔ)能,它的電壩建得越大,成本越低,電壩建的越小,成本越高,最好的最大的電壩現(xiàn)在都已經(jīng)建好,或者正在建設(shè)當(dāng)中。

壓縮空氣和非熔鹽儲(chǔ)能,還有一些非常小眾的儲(chǔ)能方式,包括一些熱儲(chǔ)能或者聚光的儲(chǔ)能,通過(guò)成本的核算發(fā)現(xiàn),它們并不具備商業(yè)可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。

對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能,從蓬勃的發(fā)展區(qū)間來(lái)說(shuō),最早是做鉛酸電池。鉛酸電池的價(jià)格非常低,但是新能源包括電網(wǎng)提出一個(gè)需求,就是儲(chǔ)能慢慢的從2個(gè)小時(shí)變成4個(gè)小時(shí)、6個(gè)小時(shí)、8個(gè)小時(shí),希望儲(chǔ)存的能量越來(lái)越大,儲(chǔ)存的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng),儲(chǔ)存的壽命,按照現(xiàn)在光伏小鎮(zhèn)的指標(biāo)至少是20年到25年,鉛酸電池的壽命比較短,雖然建設(shè)成本比較低,但是后期維護(hù)成本可能相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)高一些。鋰電池,鈉電池和全釩液流電池,初期建設(shè)成本稍高,但是后期基本上不需要什么運(yùn)營(yíng),整個(gè)全生命周期算下來(lái),成本還是可以得到一個(gè)較大的下降。

我們橫向?qū)Ρ攘宋宸N電池的電流密度和能量循環(huán)的使用效率,未來(lái)我們認(rèn)為大中型的儲(chǔ)能會(huì)集中在全釩和鐵鉻,對(duì)小型和短期的儲(chǔ)能會(huì)集中在鋰電池和鈉電池的使用。大中型的成本是比較低的,循環(huán)壽命特別高,適用于放在這個(gè)地方長(zhǎng)期做削峰填谷。

儲(chǔ)能內(nèi)部的收益率,基本上像三峽、國(guó)電都,內(nèi)部的收益率主要是5%到7%,優(yōu)勢(shì)就是比較穩(wěn)定。對(duì)比較激進(jìn)的投資者,大家的眼光可以盯在鋰電池,全釩液流電池甚至鐵鉻電池當(dāng)中去。

最近我們完成了一個(gè)鐵鉻液流電池的終試,現(xiàn)在的能量密度可以達(dá)到160MA每立方厘米,達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先的水平。未來(lái)各種各樣的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也是圍繞3060的雙碳目標(biāo)進(jìn)行改革,我們的眼光也是從以前的采油和煉油,集中在了分子管理、二氧化碳的利用與轉(zhuǎn)化,CCUS和清潔儲(chǔ)能的材料,這也是未來(lái)的研究方向。

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