證券時報網(wǎng)
闕福生
2024-12-26 10:02
近年來，我國新能源發(fā)電裝機量快速增長，對新型儲能等調(diào)節(jié)資源需求亦日益增長，儲能發(fā)展賽道上群雄逐鹿，行業(yè)總產(chǎn)值將達萬億級別。
在眾多新型儲能路線上，鋰離子電池儲能占據(jù)著超過90%的份額，穩(wěn)坐第一把交椅；全釩液流電池因其高安全性、長壽命和可擴展性等優(yōu)勢被寄予厚望，在大規(guī)模儲能領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
今年，四川省出臺了全國首個支持釩電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項政策，四川攀枝花市提出打造“中國釩電之都”的愿景，全行業(yè)首創(chuàng)商業(yè)化租賃模式全釩液流儲能電站示范項目在此落地。11月，該項目完成全釩液流電池設(shè)備采購招標，這對釩儲能產(chǎn)業(yè)和金融服務(wù)業(yè)融合發(fā)展具有標桿意義。
鋰電池儲能“一家獨大”
“新能源在爆發(fā)性的增長，而新能源增長一定帶來儲能的發(fā)展；國家能源結(jié)構(gòu)規(guī)劃，一定會帶來儲能領(lǐng)域的增長?，F(xiàn)在儲能發(fā)展方向不確定，正處于百花齊放階段，每個賽道都有各自的發(fā)展，都在降低成本、提升技術(shù)?！扁C鈦股份董事長羅吉春對證券時報記者表示。
業(yè)內(nèi)普遍認為，隨著未來可再生能源占比越大，建設(shè)長時儲能的必要性和急迫性就越大，長時儲能可在更長的時間維度上，調(diào)節(jié)新能源的儲力波動。通常來看，長時儲能技術(shù)根據(jù)物理特性可以分為三大類：機械儲能、儲熱和電化學(xué)儲能。
目前，長時儲能正處于發(fā)展初期，國內(nèi)外尚未對長時儲能的持續(xù)時間進行統(tǒng)一定義。通常認為，持續(xù)放電時間不低于4小時、壽命不低于20年的儲能技術(shù)為長時儲能。
當前，抽水蓄能是成熟度最高、效率最高的長時儲能技術(shù)，占據(jù)全球70%以上份額。不過，抽水蓄能選址困難，極其依賴地勢，受地理條件限制較大，且投資周期較長。
再看新型儲能領(lǐng)域，包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池、壓縮空氣、液流電池、超級電容和飛輪儲能等方式。在眾多新型儲能市場中，鋰離子電池因其成熟的技術(shù)、廣泛的應(yīng)用和較高的能量密度，暫時位居“一家獨大”的地位。
國家能源局數(shù)據(jù)顯示，截至2024年上半年，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模達4444萬千瓦/9906萬千瓦時，較2023年底增長超過40%；已投運鋰離子電池儲能占比97%，液流電池儲能占比0.4%。
不過，有業(yè)界人士認為，隨著長時儲能需求成為主流，基于安全性、擴展成本等問題，目前的鋰離子電池儲能技術(shù)難以滿足未來市場發(fā)展，液流電池儲能等路線將更適合長時儲能需求。
從安全性方面來看，鋰離子電池儲能電站電池數(shù)量眾多，一旦發(fā)生熱失控、短路或電解液泄漏等安全問題，所影響的領(lǐng)域范圍較廣。據(jù)CESA儲能應(yīng)用分會產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫不完全統(tǒng)計，自2009年11月以來在全球范圍內(nèi)共發(fā)生117起儲能相關(guān)事故。從電池類型來看，應(yīng)用磷酸鐵鋰電池的儲能系統(tǒng)相關(guān)事故68起，占比58%；應(yīng)用三元鋰電池的儲能系統(tǒng)相關(guān)事故36起，占比31%。
2022年6月，國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》，在防止電化學(xué)儲能電站火災(zāi)事故一欄中曾明確提到，“中大型電化學(xué)儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池”。
但在2023年3月正式印發(fā)的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2023版）》中，則將上述措辭更改為“中大型儲能電站應(yīng)選用技術(shù)成熟、安全性能高的電池，審慎選用梯次利用動力電池”。
釩電池儲能初始投資成本高
作為一種新型蓄電池，液流電池特點在于將正、負極電解液分開，各自循環(huán)，通過正、負極電解質(zhì)溶液活性物質(zhì)發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)，實現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。
根據(jù)其電解液中活性物質(zhì)的不同，液流電池又可以分為全釩液流電池、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(huán)壽命長的優(yōu)勢，是目前商業(yè)化程度最高和技術(shù)成熟度最強的液流電池技術(shù)。
但在現(xiàn)實層面，全釩液流電池儲能在大規(guī)模應(yīng)用和商業(yè)化方面，面臨著成本、能量密度、技術(shù)成熟度、環(huán)境適應(yīng)性等多方面的挑戰(zhàn)。
釩鈦股份總經(jīng)理馬朝輝對證券時報記者坦言，釩電池儲能一次性投入高，與鋰電池相比，目前優(yōu)勢不明顯。成本是制約全釩液流電池發(fā)展的核心問題，受較高的初裝成本掣肘，其商業(yè)化發(fā)展較為緩慢。
釩電池主要缺點體現(xiàn)為能量密度低，因此占地較大。以100兆瓦/400兆瓦時的釩電池的大型儲能項目來說，若用同樣的場地，鋰電池大概可以達到800~1000兆瓦時。
在成本方面，據(jù)東方財富證券研報，全釩液流電池核心部件可以分為能量單元、功率單元和配套系統(tǒng)，而能量單元的核心是電解液，這將直接影響能量單元的性能與成本。從全釩液流電池成本結(jié)構(gòu)來看，電解液、電堆成本占比分別可達40%、35%，釩電解液的降本則能有效實現(xiàn)釩電池儲能系統(tǒng)的降本。目前，國內(nèi)布局電解液的企業(yè)有大連融科、釩鈦股份、川威集團等。
目前，釩電池的系統(tǒng)投資成本約為2300~2500元/kWh，鋰離子電池約為1500~2000元/kWh。市場招標價顯示，全釩液流電池儲能系統(tǒng)中標價為2.5元/Wh左右；磷酸鐵鋰電池儲能的平均單價是1.44元/Wh。
當前，國內(nèi)全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐步形成，業(yè)界希望能與鋰電池形成錯位競爭。其中，上游主要涉及釩資源的開采與冶煉，主要企業(yè)有釩鈦股份、攀鋼集團、河鋼集團、安寧股份等；中游進行全釩液流電池儲能系統(tǒng)的設(shè)計與制造，包括功率單元（電堆）與能量單元（電解液）兩大部分，主要企業(yè)有國網(wǎng)英大、上海電氣、大連融科、中電興發(fā)等；下游主要為儲能項目的開發(fā)和運營，相關(guān)企業(yè)包括大連融科、偉力得、北京普能等。
釩電池優(yōu)勢在于長時儲能
不過，馬朝輝也進一步指出，釩電池儲能的優(yōu)勢在于儲能時長配置更靈活，同時具備很高的安全性能優(yōu)勢，能量轉(zhuǎn)換率可達到70%以上，尤其適合于大型長時儲能。
目前，液流電池的循環(huán)壽命可達1.5萬~2萬次，而鋰離子儲能電池約在5000次左右，液流電池整體使用壽命可以達到20年或更長時間，這將大幅降低儲能系統(tǒng)的維護成本和更換頻率。根據(jù)中郵證券測算，全釩液流電池儲能時長越長，初始投資成本越低。在4小時儲能項目下，行業(yè)平均水準可以做到3000元/kWh的初始投資成本和0.85元/kWh的度電成本，行業(yè)頭部企業(yè)可以做到2650元/kWh的初始投資成本。
馬朝輝表示，大連融科在一個項目上釩電池已經(jīng)用了10年，釩基本沒有損耗。長期來看，兩者成本不相上下，看好行業(yè)發(fā)展。釩儲能項目一年比一年多，現(xiàn)在國家陸續(xù)出臺的政策就是給行業(yè)放出了信號。未來，國內(nèi)若能將釩儲能產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)模式進一步完善，在釩電池企業(yè)盈利后，就有更多精力和資金去進行技術(shù)迭代，產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展就會形成。當前，釩鈦股份關(guān)注釩電池已經(jīng)10年以上時間，長期從事釩電解液技術(shù)路線研究，從技術(shù)、可行性、經(jīng)濟性等方面不斷進步。
2022年，釩鈦股份與大連融科簽署了《合資協(xié)議》，共同投資成立合資公司四川釩融儲能科技有限公司（下稱“釩融儲能”）。雙方將探索研究釩電解液定價機制和創(chuàng)新商業(yè)模式，推動釩電池儲能商業(yè)化進程。
馬朝輝希望：“儲能市場能健康良性發(fā)展，在有些項目上鋰電池，也上釩電池。目前，很多新能源項目建設(shè)要求儲能配套，這是一個利好。當前，釩電池產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)有100多家，正在群雄逐鹿的階段。釩鈦股份保障上游資源，促使對方技術(shù)迭代，釩電解液成本有望持續(xù)下降?！?/p>
據(jù)釩鈦股份高管透露，釩鈦股份向大連融科提供制備釩電解液的高品質(zhì)原料累計已超過1.6萬噸(折V2O5）。雙方共建有一條2000立方米/年的釩電解液生產(chǎn)線，該產(chǎn)線于2023年完成設(shè)備安裝和熱負荷試車調(diào)試，并開展試生產(chǎn)，現(xiàn)已實現(xiàn)達產(chǎn)達效。后續(xù)，釩鈦股份將與大連融科繼續(xù)推動共建60000立方米/年釩電解液產(chǎn)線，共同推動釩在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。
釩電儲能創(chuàng)新租賃商業(yè)模式啟動
今年5月，四川省經(jīng)濟和信息廳等6部門聯(lián)合印發(fā)《促進釩電池儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》（下稱《實施方案》），著力打造國內(nèi)領(lǐng)先的釩電池儲能產(chǎn)業(yè)基地，這是全國首個釩電池產(chǎn)業(yè)專項政策。
上述《實施方案》提出，支持釩電池在光伏、風(fēng)力等新能源發(fā)電配建儲能、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、通信基站儲能等多方面推廣應(yīng)用。結(jié)合實際需求建設(shè)一批釩電池儲能電站，探索技術(shù)、商業(yè)模式以及體制機制創(chuàng)新，推動釩電池儲能市場化、規(guī)模化應(yīng)用。
四川具備釩電池儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，省內(nèi)釩資源儲量位居全國第一（攀枝花釩資源儲量位居世界第三），已建成全球規(guī)模最大、產(chǎn)業(yè)鏈條最完整的釩產(chǎn)品綜合生產(chǎn)基地。
據(jù)中郵證券研報預(yù)計，2025年釩電池占新型儲能累計裝機滲透率將提升至接近20%。
基于良好的預(yù)期，攀枝花提出打造“中國釩電之都”的愿景，加快釩電池產(chǎn)業(yè)布局，并于2023年發(fā)布四川省首個新型儲能規(guī)劃。到2025年，攀枝花力爭形成800MW以上電堆產(chǎn)能和2GWh釩電池容量生產(chǎn)能力，儲能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達到500億元。到2030年，形成1.5GW電堆產(chǎn)能和4GWh的釩電池成套裝備和系統(tǒng)集成能力，全面建成完整、韌性、全生命周期的釩電池儲能產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。
證券時報記者了解到，當前，攀枝花還探索釩電解液租賃新商業(yè)模式，即釩電解液費用在運營周期以租金形式分期支付，降低項目初始投入。同時，做好釩電解液再生和回收保障，確保釩電池壽命到期后回收再利用。
2023年底，國家電投集團四川攀枝花100MW/500MWh全釩液流儲能電站示范應(yīng)用項目開工，這是目前全國在建規(guī)模最大的釩電池儲能示范應(yīng)用項目，項目總投資16億元，占地5萬平方米。據(jù)悉，該項目以獨立儲能電站形式，單獨計量、接受電網(wǎng)調(diào)度，項目輸出功率可達百兆瓦級，儲能容量達到500兆瓦時，相當于一次能充放50萬度電。
釩電池儲能電站就像一個巨型“充電寶”。據(jù)此推算，若遇特殊情況下，攀枝花城市電網(wǎng)失電，該儲能電站可以為當?shù)鼐用裼秒娞峁?小時左右的電力保障。
今年11月初，攀枝花城建交通（集團）有限公司旗下子公司攀西融資租賃（上海）有限公司與大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司作為項目聯(lián)合體，成功中標國家電投集團上述攀枝花項目的全釩液流電池設(shè)備采購項目，期限20年。
這也讓其成為全行業(yè)首創(chuàng)商業(yè)化租賃模式全釩液流儲能電站示范項目，這對釩儲能產(chǎn)業(yè)和金融服務(wù)業(yè)融合發(fā)展具有標桿意義。
