8月22-24日，由充換電百人會(huì)、中國(guó)充電樁網(wǎng)、中國(guó)風(fēng)光儲(chǔ)網(wǎng)、聯(lián)聯(lián)充電、國(guó)家電投&融和元儲(chǔ)、充電聯(lián)盟等單位聯(lián)合主辦，上海賀勵(lì)展覽有限公司、上海賀勵(lì)商務(wù)咨詢有限公司承辦的2022中國(guó)國(guó)際光儲(chǔ)充產(chǎn)業(yè)大會(huì)&2022中國(guó)國(guó)際社區(qū)充電產(chǎn)業(yè)大會(huì)，簡(jiǎn)稱：金磚光儲(chǔ)充論壇&金磚社區(qū)充電論壇在常州香格里拉大酒店順利召開。本屆大會(huì)設(shè)置“論壇峰會(huì)+展示臺(tái)展示”，既有企業(yè)細(xì)致入微的分析，也有行業(yè)專家為市場(chǎng)發(fā)展提出的設(shè)想與方案，助力落實(shí)國(guó)家提出的“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)要求，積極助力構(gòu)建“雙循環(huán)”新發(fā)展格局。
北京和瑞儲(chǔ)能科技有限公司 品牌與公共事務(wù)中心總經(jīng)理 王含出席論壇并發(fā)表主題演講——《發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用需求與案例解析》 。
以下為演講實(shí)錄：
王含：大家好！很高興來(lái)跟各位分享一下我們?cè)诎l(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的一些觀點(diǎn)和想法。我來(lái)自于國(guó)家電投集團(tuán)中央研究院下屬的北京和瑞儲(chǔ)能科技有限公司。
首先，發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的背景。
首先介紹一下發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的背景，我這里介紹得會(huì)非常簡(jiǎn)單，前面有幾個(gè)方面的專家都已經(jīng)介紹過關(guān)于現(xiàn)在的“雙碳”目標(biāo)，碳達(dá)峰、碳中和以及新型電力系統(tǒng)的特點(diǎn)等等。
總結(jié)一下，發(fā)電側(cè)目前儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。我們經(jīng)過分析認(rèn)為，在發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能到底需要什么樣的儲(chǔ)能技術(shù)，我們自己分析四個(gè)點(diǎn)：
一，高安全性。這個(gè)其實(shí)最開始周處長(zhǎng)已經(jīng)說(shuō)了。
二，低成本。最近一年到兩年時(shí)間，鋰電池成本一直在上升，但是發(fā)電側(cè)目前整個(gè)商業(yè)模式?jīng)]有特別明確的商業(yè)模式，誰(shuí)成本低就上誰(shuí)，現(xiàn)在是這樣的模式，我們肯定希望把這個(gè)技術(shù)成本做得越低越好。
三，高可靠性。因?yàn)樯婕暗礁l(fā)電側(cè)以及電網(wǎng)匹配，所以運(yùn)行維護(hù)要盡量少。最早2017年的時(shí)候，我們談發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的時(shí)候，其實(shí)很多人都會(huì)談到自己的儲(chǔ)能系統(tǒng)的特點(diǎn)叫“無(wú)人值守”，很多人都會(huì)提到，相信2017年開始做儲(chǔ)能的都知道?，F(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，“無(wú)人值守”這個(gè)詞不再有人提了，因?yàn)橛行╀囯姵氐陌踩缘慕嵌瓤紤]。所以現(xiàn)在很多人不提“無(wú)人值守”了，真正這些電站最終一定需要人值守，但是這種情況下我們還是希望它的運(yùn)行維護(hù)的量盡可能地少。
四，長(zhǎng)壽命?，F(xiàn)在雖然我們看發(fā)電側(cè)的儲(chǔ)能沒有特別好的商業(yè)模式，所以用發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的時(shí)候，基本上是不怎么用的狀態(tài)。可能領(lǐng)導(dǎo)參觀了用一下，基本上是這種狀態(tài)。實(shí)際上我們的發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能還是希望把它用起來(lái)，把它用起來(lái)之后，我們需要的是一個(gè)長(zhǎng)壽命，真正地讓它發(fā)揮它真正的作用，比如平滑新能源上網(wǎng)，比如對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行穩(wěn)定的支撐和安全性的考慮，我們還是希望它是長(zhǎng)壽命的，這是我們認(rèn)為發(fā)電側(cè)對(duì)于儲(chǔ)能技術(shù)的要求。
現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，從發(fā)電側(cè)應(yīng)用角度、儲(chǔ)能應(yīng)用角度有兩個(gè)趨勢(shì)：一，在新能源消納方面用得越來(lái)越多，而新能源消納方面不僅僅是當(dāng)天的消納，而且是跨季節(jié)的消納。新能源未來(lái)的消納進(jìn)行了季節(jié)性波動(dòng)性非常明顯的（變化），對(duì)于長(zhǎng)周期的儲(chǔ)能要求也提出了新需求。二，電力系統(tǒng)的可靠性的峰值容量和靈活性的要求也越來(lái)越高。這兩種方向性的指向，最終決定了儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的需求越來(lái)越長(zhǎng)。這是我們對(duì)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能趨勢(shì)的判斷。
第二，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)需求。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能目前情況什么樣子？它的需求是什么？如圖是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的定義，這個(gè)圖里已經(jīng)去掉了可再生資源發(fā)電的初力的曲線，剩下的是純負(fù)荷的一條曲線。它的翻譯中叫“凈負(fù)荷曲線”，也就是說(shuō)，已經(jīng)去掉可再生資源初力之后所剩下的你還需要的靈活性電源的需求是多大，這是在一天的范圍內(nèi)的需求。可以看出，它在當(dāng)天里它的波動(dòng)性是很大的，而這個(gè)需求量恰恰就是儲(chǔ)能的需求量。當(dāng)把需求的峰值越往下削，削得越多的時(shí)候，我們布置更大規(guī)模儲(chǔ)能的時(shí)候，我們所需要的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，這個(gè)其實(shí)是最好的詮釋了長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求。
從我們國(guó)家來(lái)看，我們認(rèn)為儲(chǔ)能也已經(jīng)邁入了四小時(shí)以上的時(shí)代，僅僅從發(fā)電側(cè)來(lái)說(shuō)，對(duì)于大型的風(fēng)光基地提出了兩個(gè)概念，一個(gè)是就地消納，一個(gè)是整體打包外送。無(wú)論哪一個(gè)，都需要長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能，如果只是一兩小時(shí)是不夠的。從政策角度，新疆的政策也提出了要配套4小時(shí)儲(chǔ)能，甘肅的政策也提出了獨(dú)立的調(diào)峰電站要求4小時(shí)，內(nèi)蒙古如果上新能源，是強(qiáng)制配套4小時(shí)儲(chǔ)能。河北25個(gè)示范項(xiàng)目，第一批示范項(xiàng)目全部都是4小時(shí)，儲(chǔ)能已經(jīng)邁入了長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的趨勢(shì)?？梢钥闯觯瑥碾娋W(wǎng)的角度和新型電力系統(tǒng)的角度，其實(shí)它是需要的。但是為什么之前長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能沒有特點(diǎn)大規(guī)模發(fā)展？因?yàn)樗媾R著技術(shù)的瓶頸。
在用戶側(cè)我們也強(qiáng)調(diào)，包括今天說(shuō)的電動(dòng)汽車，國(guó)家層面也出臺(tái)了實(shí)施方案，在具備條件的工業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)要挖掘新能源就地消納的潛力。對(duì)于工業(yè)園區(qū)來(lái)說(shuō)，一個(gè)工業(yè)園區(qū)如果12小時(shí)倒班或者24小時(shí)倒班，需要很長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的。
如圖，我們認(rèn)為未來(lái)液流電池是最適合長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)路線。如圖是美國(guó)電科院的圖，它代表了不同儲(chǔ)能路線它的技術(shù)場(chǎng)景。橫軸是儲(chǔ)能功率，縱軸是儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)。剛才黃老師也有這張圖，這里面長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的技術(shù)路線代表是抽水蓄能、壓縮空氣和液流電池，基本上就這幾種路線，可選擇性非常少。但是抽水蓄能和壓縮空氣它們受制于地理位置的限制，很難進(jìn)行在各地布置，因?yàn)樗麄儗儆谖锢韮?chǔ)能，所以響應(yīng)時(shí)間也會(huì)受限。液流電池非常適合于大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能技術(shù)路線。我們認(rèn)為，它未來(lái)其實(shí)可以有一個(gè)大規(guī)模發(fā)展的。
液流電池的應(yīng)用場(chǎng)景也比較廣泛?，F(xiàn)在發(fā)電側(cè)跟新能源進(jìn)行匹配，需要提到一點(diǎn)，其實(shí)液流電池跟鋰電池一樣，響應(yīng)時(shí)間也是毫秒級(jí)的，也可以做火電的調(diào)頻，不是說(shuō)不能做調(diào)頻，其實(shí)可以做，只是拿液流電池單純做調(diào)頻的話經(jīng)濟(jì)性不好，如果調(diào)峰+調(diào)頻的話，經(jīng)濟(jì)性就很好。當(dāng)然還有孤島和偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電，沒有能量來(lái)源的時(shí)候，其實(shí)可以用液流電池進(jìn)行的。還有就是核電，核電領(lǐng)域考慮到安全性，無(wú)法用鋰電池，液流電池有非常好的安全性，它可以支持核電的安全運(yùn)行，替代傳統(tǒng)的柴發(fā)或者做應(yīng)急電源等等。
用戶側(cè)包括“光儲(chǔ)充”，昨天開了閉門會(huì)在討論，液流電池儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)，恰恰非常適合于“光儲(chǔ)充”的場(chǎng)景，但是要針對(duì)液流電池開發(fā)出小規(guī)模的小型化產(chǎn)品，針對(duì)“光儲(chǔ)充”的場(chǎng)景。當(dāng)然還有虛擬電廠，其實(shí)是離不開液流電池這種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的。
如圖未來(lái)的也液流電池市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)，這里面我們選用了IEA和國(guó)家能源局的數(shù)據(jù)，按配套20%的儲(chǔ)能來(lái)計(jì)算，其中電化學(xué)儲(chǔ)能能夠占到50%，在電化學(xué)儲(chǔ)能里我們根據(jù)美國(guó)能源局的預(yù)測(cè)，液流電池能夠在電化學(xué)里面占到46%，未來(lái)不是鋰電池像現(xiàn)在這樣占比90%的情況。未來(lái)液流電池和鋰電池分別是各占一半的水平，這是美國(guó)能源局的預(yù)測(cè)?？梢钥闯觯鋵?shí)市場(chǎng)上對(duì)于技術(shù)的苛求。從這些邊界條件來(lái)測(cè)算，液流電池在全球市場(chǎng)規(guī)模未來(lái)是將超過萬(wàn)億的市場(chǎng)，在中國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模將超五千億。
現(xiàn)在液流電池這個(gè)領(lǐng)域還有一些技術(shù)瓶頸，一個(gè)是成本。目前的成本有待下降，比如現(xiàn)在的關(guān)鍵部件，做鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈非常成熟，你想找電解液的廠家、膜的廠家、電極的廠家都非常容易，但是液流電池的話完全不行?，F(xiàn)在我們遇到的像膜的廠家可能全國(guó)不超過2家，像電極的廠家全國(guó)不超過2家，還有一些特別核心的部件可能全國(guó)只有1家能做，這制約了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也希望通過這個(gè)會(huì)議，有更多人能夠加入到液流電池整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈里來(lái)。今天上午我跟一個(gè)朋友聊，其實(shí)對(duì)于一個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，真正做集成的，我們自己感覺最后做集成的其實(shí)是不賺錢的，最賺錢的其實(shí)是上端做材料的。
現(xiàn)在液流電池生產(chǎn)制造其實(shí)都還是偏手動(dòng)化，還沒有完全進(jìn)入到自動(dòng)化的階段。即便國(guó)內(nèi)做得最好的液流電池廠家目前也是半自動(dòng)化的狀態(tài)，這也是液流電池目前制約它成本發(fā)展的一個(gè)因素。當(dāng)然從美國(guó)的預(yù)測(cè)里看到，液流電池的成本能降到300美金/千瓦時(shí)，從我們自己公司的預(yù)測(cè)，中國(guó)做這個(gè)事肯定更便宜，我們預(yù)測(cè)未來(lái)能降到1500/千瓦時(shí)，我說(shuō)的是EPC的價(jià)格。
第三，鐵-鉻液流電池。
液流電池的特點(diǎn)是高安全性，因?yàn)檫@里面用到的是水性溶液，不會(huì)著火，不存在著火的可能，這就是跟鋰電池最大的區(qū)別。其次，它是長(zhǎng)壽命。它的電極不參與反應(yīng)，所以它的壽命在科學(xué)界的定義里是無(wú)限次的定義，循環(huán)次數(shù)是無(wú)限次的，真把它放在車?yán)锊粫?huì)壞，但是液流電池的缺點(diǎn)這時(shí)候也顯現(xiàn)出來(lái)了，能量密度比鋰電池低很多，不是一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以它的占地面積會(huì)比較大。占地面積大這個(gè)事情我們做過一個(gè)測(cè)算，我們做到一百兆瓦、四百兆瓦時(shí)這樣一個(gè)儲(chǔ)能電站的時(shí)候，如果鋰電池也做同樣大小的儲(chǔ)能電站的話，液流電池和鋰電池的占地面積其實(shí)是差不多的，液流電池不存在安全性，所以沒有安全間距的要求，但是鋰電池不可以。第三是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，中間一個(gè)方塊是電池堆，左右兩邊是電解液儲(chǔ)罐，電解液儲(chǔ)罐可以把它想象成汽車油箱，裝多少油能跑多遠(yuǎn)，裝多少儲(chǔ)罐、裝多少電解液儲(chǔ)能就能儲(chǔ)多長(zhǎng)時(shí)間?，F(xiàn)在最長(zhǎng)的是儲(chǔ)30天，30天沒有任何外來(lái)來(lái)源，單純用它來(lái)儲(chǔ)能，這是它的特點(diǎn)。它的儲(chǔ)能不僅僅局限于4小時(shí)、6小時(shí)，它其實(shí)可以進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的。中間的電池堆像汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能主要由于功率模塊和容量模塊進(jìn)行了分開。其次，它的溫度適應(yīng)性非常好。零下20度的環(huán)境下，都不會(huì)對(duì)電池造成任何影響，它不會(huì)像其他電池一樣，在低溫環(huán)境下性能會(huì)有影響。
很多人都知道全釩液流電池，全釩液流電池做得非常成熟，我們做的是鐵-鉻液流電池，不太一樣。為什么選擇鐵-鉻液流電池這樣一個(gè)路線，因?yàn)樗膬?chǔ)量非常大，鐵和鉻的儲(chǔ)量，僅僅是鉻的儲(chǔ)量就是120億噸，而釩的儲(chǔ)量在全球是6300萬(wàn)噸，鋰的儲(chǔ)量是8900萬(wàn)噸。從儲(chǔ)量角度可以看出，它的價(jià)格走勢(shì)是完全不一樣的。上面這些波動(dòng)非常厲害的曲線，尤其近期波動(dòng)的那條曲線，其實(shí)是近期鋰的價(jià)格走勢(shì)線，是飛升的狀態(tài)。中間藍(lán)色的尖峰是釩在2018年從5萬(wàn)/噸，直接漲到50萬(wàn)/噸，這些都是它的稀缺性所造成的，但是最底下紅色的線幾乎看不出來(lái)的就是鐵-鉻線，說(shuō)明它的成本優(yōu)勢(shì)非常明顯，因?yàn)樗馁Y源非常豐富。
如圖是我們?cè)诒本┑难邪l(fā)實(shí)驗(yàn)室。目前我們已經(jīng)具備了從材料，到短電池堆，到系統(tǒng)整體的測(cè)試能力。如圖是我們?cè)谏綎|濰坊的裝備制造基地，已經(jīng)投產(chǎn)了，它每年可以生產(chǎn)五千臺(tái)30千瓦的電池對(duì)。
這個(gè)技術(shù)最早是美國(guó)宇航局發(fā)現(xiàn)的技術(shù)，在這個(gè)技術(shù)之后他們遇到了很多瓶頸，所以后來(lái)他們把這個(gè)技術(shù)轉(zhuǎn)成了民用。我們現(xiàn)在已經(jīng)解決了相關(guān)的技術(shù)瓶頸，比如我們現(xiàn)在做的電池堆，第二代電池堆已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先的水平，我們的電流密度已經(jīng)達(dá)到140毫安/平方厘米，比之前要高很多，之前可能在美國(guó)的水平大概這個(gè)水平能到30毫安/平方厘米，現(xiàn)在我們已經(jīng)做到140毫安/平方厘米。為什么要做這個(gè)電流密度，因?yàn)檫@樣的電池堆會(huì)非常小。如右圖45千瓦的電池堆，它的體積是原來(lái)30千瓦電池堆的二分之一，重量是原來(lái)的三分之一，這個(gè)就是技術(shù)進(jìn)步所造成的成本下降，以及占地面積的下降，非常明顯。我們也打造了模塊化的產(chǎn)品，非常的安全可靠。
如圖是我們?cè)诤颖睆埣铱谧龅牡谝粋€(gè)示范項(xiàng)目。它是一個(gè)1.5兆瓦時(shí)、250千瓦的項(xiàng)目，它是跟光伏匹配的，這是一個(gè)發(fā)電側(cè)的應(yīng)用案例，目前已經(jīng)運(yùn)行兩年了，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)我們特意設(shè)計(jì)了6小時(shí)，在光伏白天最好的時(shí)候全部?jī)?chǔ)起來(lái)，不用考慮儲(chǔ)完了再放，這是光伏最好的時(shí)候，也是電價(jià)最便宜的時(shí)候，晚上一次性6個(gè)小時(shí)把它放出去，這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)運(yùn)行兩年，而且張家口那個(gè)地區(qū)是極寒地區(qū)，雖然它離北京非常近，但是張家口從當(dāng)年9月到第二年5月都是下雪的，都是零下的溫度，這種項(xiàng)目在這種惡劣環(huán)境下待了兩年，現(xiàn)在項(xiàng)目還是正常在運(yùn)行。
今年我們正在做的是電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用案例，它其實(shí)是一個(gè)局域網(wǎng)，也是在一個(gè)極寒地區(qū)內(nèi)蒙古，液流電池特別適合挑戰(zhàn)極寒地區(qū)以及極高溫地區(qū)。如圖是1MW/6MWh的項(xiàng)目，這個(gè)對(duì)液流電池來(lái)說(shuō)也是一個(gè)里程碑式的項(xiàng)目，一旦上兆瓦級(jí)了是很難的，可能對(duì)鋰電池特別簡(jiǎn)單，但是對(duì)于液流電池來(lái)說(shuō)非常難。在這個(gè)區(qū)域我們也是一個(gè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化的項(xiàng)目，它有電解鋁，還有電源，我們給它配上相應(yīng)的儲(chǔ)能，進(jìn)行局域網(wǎng)的調(diào)度。
今年我們還在做一個(gè)10兆瓦/60兆瓦時(shí)的項(xiàng)目。包括示范項(xiàng)目投運(yùn)，量產(chǎn)投產(chǎn)都獲得了《人民日?qǐng)?bào)》和國(guó)資委的相關(guān)關(guān)注和報(bào)道。以上是我的分享，謝謝各位！
（注：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載?。?/span>
