技術(shù)路線與電池成本難題未解 儲(chǔ)能市場(chǎng)虛大

時(shí)間:2021-09-15

來(lái)源:

導(dǎo)語(yǔ):有關(guān)常常參加各類新能源論壇的人來(lái)說(shuō),國(guó)家發(fā)改委能源研究所副所長(zhǎng)李俊峰絕對(duì)是一個(gè)好的演講嘉賓:他知曉最新政策,也了解行業(yè)動(dòng)態(tài),常常擔(dān)當(dāng)著公司和政府間信息互通的橋梁。

  但在日前舉辦的第二屆北京國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)上,李俊峰一上臺(tái)就說(shuō):抱歉沒(méi)做PPT,不是我想偷懶,而是沒(méi)什么好說(shuō)的。這著實(shí)給臺(tái)下翹首企盼的聽(tīng)眾們潑了一盆冷水。根據(jù)電監(jiān)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),我國(guó)風(fēng)電去年棄風(fēng)量占全年發(fā)電量的20%,達(dá)到約150億-180億度,甚至連裝機(jī)量為220萬(wàn)千瓦的光伏電站也出現(xiàn)了棄光的現(xiàn)象。

  我們確實(shí)要儲(chǔ)能,但是在技術(shù)路線與電池成本方面上,目前來(lái)看市場(chǎng)上還沒(méi)有好的解決方法。李俊峰說(shuō)。

  盡管并不是那么嚴(yán)謹(jǐn),凱旋創(chuàng)投副總裁衣進(jìn)總喜歡用光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑來(lái)比對(duì)儲(chǔ)能行業(yè),以希望從方向上得到一些啟發(fā)。根據(jù)對(duì)光伏行業(yè)的研究,得出的結(jié)論是產(chǎn)量每擴(kuò)充一倍,太陽(yáng)能電池的成本會(huì)下降20%。衣進(jìn)說(shuō),而且考慮到儲(chǔ)能比光伏發(fā)展前景更廣,其降成本的潛力可能更大。

  這就又陷入了雞生蛋還是蛋生雞的問(wèn)題:假如儲(chǔ)能成本過(guò)高,電力市場(chǎng)就沒(méi)有大規(guī)模購(gòu)買的動(dòng)力;而假如沒(méi)有規(guī)?;氖袌?chǎng)需求,儲(chǔ)能高企的成本又難以下降。

  繁榮背后:關(guān)鍵材料難突破

  實(shí)際上,在電池效率與成本難題短時(shí)間難以突破的前提下,許多人相信,降低電池關(guān)鍵性材料的成本,有關(guān)儲(chǔ)能產(chǎn)品成本的降低具有重要意義。而根據(jù)凱旋創(chuàng)投供應(yīng)的研究數(shù)據(jù),材料的成本占到儲(chǔ)能電池的成本約在40%-50%。

  不過(guò),這也并不是一條容易走的路。

  衣進(jìn)試圖換一個(gè)角度來(lái)看電池的材料成本,因?yàn)殡姵乇憩F(xiàn)的提升可以促進(jìn)成本的下降。但結(jié)果讓他略感失望:電池材料科技發(fā)展得太慢。比如,從1990年到今天,發(fā)展最成熟的鋰離子電池的能量密度也僅僅新增了1倍,從100wh/kg提升至200wh/kg。

  而有關(guān)許多儲(chǔ)能產(chǎn)品的供應(yīng)商來(lái)說(shuō),盡管從國(guó)際大公司購(gòu)買的關(guān)鍵性材料價(jià)格不菲,但國(guó)內(nèi)廠家誰(shuí)也沒(méi)有勇氣為了快速降成本而選用本土公司生產(chǎn)的低價(jià)材料或者沒(méi)有經(jīng)過(guò)大量項(xiàng)目運(yùn)用的新材料。

  現(xiàn)在儲(chǔ)能還以示范項(xiàng)目為主,假如產(chǎn)品中的新材料出問(wèn)題,以后在市場(chǎng)上就難混了,所以寧愿選價(jià)格高但是可靠的產(chǎn)品。一位國(guó)內(nèi)電池生產(chǎn)商說(shuō)。

  不過(guò),作為國(guó)家973液流儲(chǔ)能電池重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的首席科學(xué)家,張華民有意要打破電池關(guān)鍵材料多被國(guó)際大公司壟斷的僵局。

  實(shí)際上,盡管我國(guó)目前有多家公司以全釩液流電池作為重要的技術(shù)方向,總部位于北京的普能公司還是釩電池系統(tǒng)在全球應(yīng)用項(xiàng)目最多的公司,但這都不足以改變另一個(gè)事實(shí):關(guān)鍵材料全氟離子交換膜全部靠進(jìn)口。

  從2000年開(kāi)始,張華民所在的我國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(下稱大化所)就開(kāi)始進(jìn)行液流儲(chǔ)能電池的研發(fā)。除了將電池的容量做得更大,液流儲(chǔ)能電池的核心部件離子交換膜也是重點(diǎn)攻關(guān)的技術(shù)之一。

  略早于我國(guó),日本已經(jīng)研究離子交換膜多年,但并無(wú)明顯成果。目前,絕大多數(shù)釩電池廠家使用的都是來(lái)自美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的全氟離子膜,此膜材料一度占釩電池成本比重約在50%。

  顯然,膜技術(shù)并不是一項(xiàng)容易突破的難題,但張華民稱其領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)攻下了這片高地。去年,張華民團(tuán)隊(duì)在學(xué)術(shù)期刊《Energy&EnvironmentalScience》發(fā)表了這項(xiàng)研究成果非氟離子膜。

  非氟離子膜的成本僅是杜邦產(chǎn)全氟離子膜的1/5.假如能夠量產(chǎn),全釩液流電池的成本可以從現(xiàn)在的1萬(wàn)元/千瓦降低至5000元/千瓦。張華民說(shuō)。

  不過(guò),張華民也坦言,目前市場(chǎng)上所有公司用的都是全氟離子膜,即使是在大連融科內(nèi)部,非氟離子膜的使用量也非常小。今年底,我們會(huì)小規(guī)模的生產(chǎn)使用非氟離子膜的樣機(jī),規(guī)模生產(chǎn)有望在兩年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

  但也有同行業(yè)者卻并不看好融科的這項(xiàng)創(chuàng)新。質(zhì)疑者的觀點(diǎn)認(rèn)為,非氟離子交換膜成本可能低廉,但離子交換基團(tuán)的引入會(huì)大幅度降低非氟離子交換膜的穩(wěn)定性,嚴(yán)重影響其在電池中的使用壽命。

  發(fā)展隱患:安全系數(shù)有多少?

  在眾多的儲(chǔ)能技術(shù)中,除了抽水蓄能以外,鋰離子電池儲(chǔ)能發(fā)展最為成熟、產(chǎn)業(yè)鏈更為完整、相關(guān)公司也最多,但在北京國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)上,發(fā)言的鋰離子電池廠家寥寥,只有比亞迪一家。

  與其他廠家多多少少推介自己的產(chǎn)品和技術(shù)不同,比亞迪電力科學(xué)研究院產(chǎn)品總監(jiān)鄒德天在半小時(shí)的發(fā)言時(shí)間中,只是從宏觀角度將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可應(yīng)用的情境做了盤點(diǎn)。

  比亞迪如此低調(diào),讓人難免與最近外界有關(guān)比亞迪電動(dòng)汽車電池安全出現(xiàn)質(zhì)疑的事聯(lián)系在一起,但鄒德天對(duì)此只是回應(yīng),任何汽車在被車速為180公里/小時(shí)的另一輛車撞擊時(shí),都難以保證絕對(duì)安全。

  實(shí)際上,近來(lái)備受電池安全性質(zhì)疑困擾的不單是比亞迪。產(chǎn)量更大些的鋰離子電池明星公司美國(guó)鋰離子電池及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商和制造商A123最近甚至出現(xiàn)命運(yùn)逆轉(zhuǎn)。

  去年,A123凈虧損達(dá)2.58億美元,今年第一季度A123凈虧損已高達(dá)1.25億美元。A123公司日前還透露,在接下來(lái)的幾個(gè)季度里,公司或?qū)⒊霈F(xiàn)資金匱乏以及大幅虧損,對(duì)其自身的生存能力出現(xiàn)重大懷疑。

  遭受重大損失的重要原因是其為菲斯克卡瑪電動(dòng)汽車開(kāi)展了更換缺陷電池的項(xiàng)目。

  此外,通用汽車替代能源技術(shù)中心下屬全球電池系統(tǒng)電池實(shí)驗(yàn)室今年四月十一日發(fā)生一起鋰離子電池爆炸事故,也給A123電池的安全性蒙上一層陰影。盡管通用汽車很快發(fā)表官方聲明稱,這起爆炸事故并非由A123公司供應(yīng)的電池導(dǎo)致,電池本身并未爆炸,而是在電池組做極限測(cè)試時(shí),電池中氣體外泄被引燃。

  2011年九月二十一日,NGK于7年前為三菱綜合材料株式會(huì)社筑波制作所供應(yīng)的一套2兆瓦系統(tǒng)發(fā)生燃燒事故??偣?0個(gè)模塊,10個(gè)完全燒毀,20個(gè)部分燒毀,同時(shí)影響了部分相鄰的儲(chǔ)能系統(tǒng)。大火持續(xù)了約10個(gè)小時(shí),生產(chǎn)了有毒氣體,所幸無(wú)人員受傷。

  行業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中,無(wú)可防止的會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,個(gè)別廠家的個(gè)別事故不會(huì)拖垮整個(gè)行業(yè)。衣進(jìn)說(shuō),因?yàn)殇囯x子電池的可應(yīng)用場(chǎng)合最多,包括傳統(tǒng)領(lǐng)域和電動(dòng)汽車的發(fā)展,都會(huì)加快鋰離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的成熟,并帶動(dòng)其成本的下降。


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