隨著我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)，市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，新型儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展前景廣闊。2023年5月24日—26日，中國(guó)化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)主辦的第十三屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州舉行，業(yè)內(nèi)人士廣泛探討了儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)、新路線和新技術(shù)。中鈉儲(chǔ)能技術(shù)有限公司（簡(jiǎn)稱：中鈉儲(chǔ)能）應(yīng)邀參加本次大會(huì)。
活動(dòng)中，中鈉儲(chǔ)能總經(jīng)理助理連榮安、中鈉儲(chǔ)能銷售部總監(jiān)孫濤、中鈉儲(chǔ)能技術(shù)工程師何鑄，共同參與了本次活動(dòng)的開(kāi)幕儀式，并現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)取了儲(chǔ)能界權(quán)威人士的精彩演講。展會(huì)中，中鈉儲(chǔ)能工作人員參觀了各展區(qū)亮相的儲(chǔ)能產(chǎn)品，并與系統(tǒng)集成商、儲(chǔ)能裝置企業(yè)、能源服務(wù)商、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)企業(yè)、投融資機(jī)構(gòu)等業(yè)界同仁進(jìn)行了深度洽談，共探儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)機(jī)遇與前沿技術(shù)商業(yè)模式。了解行業(yè)發(fā)展、市場(chǎng)所需、產(chǎn)品技術(shù)，為中鈉儲(chǔ)能在未來(lái)發(fā)展中奠定基礎(chǔ)。
中鈉儲(chǔ)能技術(shù)有限公司是由獨(dú)角獸眾創(chuàng)中心培育的，以全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為核心的科技創(chuàng)新型企業(yè)。企業(yè)團(tuán)隊(duì)由新能源行業(yè)專家、上市公司CEO和制造業(yè)資深企業(yè)家及知名投資人聯(lián)合成立。公司通過(guò)整合行業(yè)優(yōu)勢(shì)資源，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，為全球新能源儲(chǔ)能應(yīng)用提供一流解決方案和服務(wù)。
在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域，液流電池發(fā)展?jié)摿善凇?/span>
跟往屆會(huì)議最大的不同是，此次會(huì)議增設(shè)了“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能”的分論壇，并得到了嘉賓和參展者的熱烈參與。
儲(chǔ)能是確保風(fēng)光等間歇性可再生能源大規(guī)模、平穩(wěn)接入電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，我國(guó)新能源出力持續(xù)快速提升，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)高速發(fā)展期，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中的作用日益凸顯。
業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，當(dāng)新能源裝機(jī)占比達(dá)到15%到20%之后，4小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將成為剛需。
因此，在第十三屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)上，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能備受與會(huì)企業(yè)和專家關(guān)注。中國(guó)科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)趙天壽在會(huì)上特別強(qiáng)調(diào)了長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的重要性。在他看來(lái)，目前我國(guó)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的供給仍有很大缺口。
國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局此前聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3000萬(wàn)千瓦以上的目標(biāo)。據(jù)此測(cè)算，2023至2025年我國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將以年均50%以上的增速增長(zhǎng)。
“據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，我國(guó)涉及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的注冊(cè)企業(yè)已超過(guò)8萬(wàn)家，到2025年新型儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)規(guī)模要突破萬(wàn)億元，2030年預(yù)計(jì)接近3萬(wàn)億元。”中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王澤深在會(huì)上說(shuō)。
多位與會(huì)專家認(rèn)為，在發(fā)展前景廣闊的新型儲(chǔ)能市場(chǎng)中，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能未來(lái)占比有望逐步提高。而在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域，液流電池發(fā)展?jié)摿善凇?/span>
“十四五”“十五五”時(shí)期是我國(guó)新型儲(chǔ)能發(fā)展的關(guān)鍵期、窗口期，各方要加快健全新型儲(chǔ)能創(chuàng)新發(fā)展環(huán)境，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，提高產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控水平，夯實(shí)我國(guó)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展基礎(chǔ)。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能具備諸多優(yōu)勢(shì)，前景廣闊。
中國(guó)化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王澤深指出，可再生能源滲透率提升催生多時(shí)間尺度儲(chǔ)能需求，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能具備多種優(yōu)勢(shì)，因此在我國(guó)具有較為廣闊的市場(chǎng)前景。在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能諸多技術(shù)路徑中，液流電池尤其是全釩液流電池目前備受資本市場(chǎng)關(guān)注。
何為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能？王澤深介紹，“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能一般是指4小時(shí)以上的儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能具備提升新能源消納能力、替代傳統(tǒng)發(fā)電方式的潛力，可為電網(wǎng)提供充足的靈活性資源，可以有效降低電網(wǎng)運(yùn)行成本，具備更強(qiáng)的峰谷套利和市場(chǎng)盈利能力。”
具體來(lái)看，可再生能源滲透率提升催生了多時(shí)間尺度的儲(chǔ)能需求。
“新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性，間歇性，隨機(jī)性的問(wèn)題，使得電力系統(tǒng)在維持功率平衡方面存在較大困難，需要在分鐘級(jí)、小時(shí)級(jí)、日級(jí)、季度級(jí)乃至年度級(jí)等多時(shí)間尺度上預(yù)先規(guī)劃以保證電力系統(tǒng)靈活性?！蓖鯘缮钫f(shuō)，“針對(duì)不同的功能，所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)存在顯著差異——短持續(xù)時(shí)間儲(chǔ)能一般側(cè)重于保證電力系統(tǒng)在瞬時(shí)擾動(dòng)下保持平衡等電網(wǎng)安全性問(wèn)題，而長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間儲(chǔ)能一般側(cè)重于實(shí)現(xiàn)峰谷時(shí)期供需匹配等經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。”
根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預(yù)測(cè)，到2050年長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能儲(chǔ)電量將占到全部?jī)?chǔ)能儲(chǔ)電量的95%，成為提供能量調(diào)節(jié)能力重要手段。
而在王澤深看來(lái)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能具備多種優(yōu)勢(shì)。首先，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能具備提升新能源消納能力、替代傳統(tǒng)發(fā)電方式的潛力。“目前，‘可再生能源+長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)’成為消納可再生能源、替代傳統(tǒng)火電廠的重要解決方案之一?！蓖鯘缮钫f(shuō)。
其次，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能可以為電網(wǎng)提供充足的靈活性資源。“高比例風(fēng)光并網(wǎng)后，電力系統(tǒng)瞬時(shí)功率變化更為劇烈，而傳統(tǒng)火電機(jī)組因爬坡約束和機(jī)組啟停限制難以快速并長(zhǎng)期跟蹤負(fù)荷需求，電網(wǎng)面臨頻率穩(wěn)定及功率實(shí)時(shí)平衡問(wèn)題，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能兼顧儲(chǔ)能系統(tǒng)快速響應(yīng)特點(diǎn)及長(zhǎng)期輸出能力有望成為調(diào)頻主力?！蓖鯘缮钫f(shuō)。
而中國(guó)科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)趙天壽在此次大會(huì)中也同樣指出，在太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電占比非常低的情況下，可以用火電來(lái)應(yīng)對(duì)調(diào)配的需求，但是未來(lái)如果光電和風(fēng)電的占比達(dá)到70%以上，這種調(diào)配必須通過(guò)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能來(lái)實(shí)現(xiàn)。
全球咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫此前預(yù)計(jì)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的潛在市場(chǎng)空間將從2025年開(kāi)始大規(guī)模增長(zhǎng)。隨著可再生能源占比提升，2025年長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能全球累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到30-40 GW（對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能容量約1TWh），累計(jì)投資額約500億美元。
液流電池成為熱捧，需提高電池性能，降低初始成本。
目前的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線中，有傳統(tǒng)的抽水儲(chǔ)能，也有新型的電化學(xué)儲(chǔ)能如液流電池，另還有壓縮空氣儲(chǔ)能等。而在液流電池中，又可以細(xì)分為鐵鉻液流電池、全釩液流電池、鋰離子液流電池、多硫化鈉溴液流電池等。
在此次大會(huì)中，中國(guó)科學(xué)院院士趙天壽也介紹了液流電池的特點(diǎn)。不同于傳統(tǒng)的電池，液流電池的電能儲(chǔ)存在電池外面的電解液罐中，最大的特點(diǎn)是功率和能量在結(jié)構(gòu)上解耦，電池本身內(nèi)部并沒(méi)有電解液，能量?jī)?chǔ)存在電解液罐中。
液流電池結(jié)構(gòu)
王澤深表示，以全釩液流電池為例，全釩液流電池具有其他電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)無(wú)法替代的本征安全和長(zhǎng)壽命，但目前阻礙其大規(guī)模商用的主要原因是性能單一導(dǎo)致應(yīng)用場(chǎng)景局限，初始成本過(guò)高導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性不足。
全釩液流電池是一種以金屬釩離子為活性物質(zhì)的液態(tài)氧化還原可再生電池。在對(duì)電池進(jìn)行充、放電時(shí)，正負(fù)極電解液在離子交換膜兩側(cè)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。同時(shí)通過(guò)電堆外泵的作用，儲(chǔ)液罐中的電解液不斷送入正極室和負(fù)極室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充放電，電池循環(huán)次數(shù)可達(dá)到20000次以上。
全釩液流電池工作原理
Guidehouse Insights在2022年二季度發(fā)布的報(bào)告顯示，2022-2031年釩電池年裝機(jī)量有望保持 41%的復(fù)合增長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)2031年全球釩電池年裝機(jī)量將達(dá)到32.8GWh；其中，2031年亞太地區(qū)（主要為中國(guó)）年裝機(jī)量將達(dá)到約14.5GWh，北美地區(qū)將達(dá)5.8GWh，西歐地區(qū)將達(dá)到9.3GWh。
未來(lái)我國(guó)全釩液流電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向主要在于提升電池性能以拓展應(yīng)用場(chǎng)景，以及降低系統(tǒng)的初始投資成本。
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