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储能行业加速,各种路线百花齐放,钠电池离崛起还差点时间

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-10-17 09:22:34

储能是新型电力系统的压舱石,新型储能已经进入规模增长期,正从初步商业化阶段向可持续独立商业化运行发展,全行业加速从粗放增长转入精细化发展。

储能各种技术路线开始加速发展,液流、钠电、压缩空气、重力等多种形式的储能项目建设渐多;多侧应用场景发展正酣,除了源网侧,用户侧储能无论是政策方面还是市场方面也开始发力;就连储能产业链配套设施及解决方案也在不断更新迭代,液冷系统、集装箱设计、消防系统等相关技术不断发展进步。

通过全过程降本挖潜、全周期交易增收,以可持续商业化运行,推动储能高质量发展,正日益成为行业共识。

储能行业加速,各种路线百花齐放,钠电池离崛起还差点时间

8月28日-29日,第十届中国国际光储充产业大会在苏州举办,远景集团高级副总裁田庆军在会上致辞指出,储能进入爆发式增长期,但储能相关主体缺乏经验积累,在前期设计、功能配置、电站运营等方面存在巨大的优化提升空间。储能投资商不能一味关注价格,也要关注合作伙伴在全过程的额外价值创造。投资商需要优秀的合作伙伴,帮助降成本、去风险。

储能技术路线百花齐放,技术各有千秋

储能的技术路线多元,按照能量储存方式不同,可分为电化学储能、机械储能、化 学储能、电磁储能、热储能五类。电化学储能主要包括锂电池、钠电池、液流电池、铅 蓄电池等;机械储能包括抽水蓄能、飞轮储能、压缩空气储能等;化学储能包括氢储能、 合成氨储能等;电磁储能包括超级电容器储能、超导储能等;热储能包括储热、储冷等。

为满足应用需求,安全性高、循环寿命长、成本低、能量密度高、功率密度大、储 能效率高以及环境友好为储能技术最终发展方向,目前来看,各技术各具优势,百花齐 放,各种储能技术仍存在较大的发展前景和空间。从储能技术的参数对比来看,技术路 线各有千秋。能量密度来看,锂离子电池与钠离子电池具有较大优势,分别为 90-330 kWh/kg 与 130-150 kWh/kg,即单位质量的电池可存储能量更高。

从使用寿命来看,抽水蓄能、压缩空气储能、超级电容、超导储能、热熔融盐等相 较于其他储能方式处于领先地位。寿命可达 30 年以上,更长的使用寿命和循环次数有效 降低其使用寿命内单次循环成本。从初始投资和度电成本来看,锂离子电池和钠离子电 池的初始投资成本以及单位能量成本具有较高优势。全钒液流电池的初始投资和度电成 本均处于中等水平,抽水蓄能、压缩空气储能等机械储能度电成本较有优势,但前期的 初始投资较高,需运行较长时间方可回收成本,超级电容储能目前单位能量成本依然较 高,难以达到大规模应用的水平。 目前,锂离子电池已经能够进行大规模商业化应用,其成本受上游锂钴镍等原材料 价格波动影响,然而未来随着上游原材料的进程化,规模化应用,以及锂离子电池储能 效能提升,预计其成本有望回归到可接受范围。

钠离子电池:大规模商业化落地仍需时间

在储能大赛场上,钠离子电池被视为“分庭抗锂”的“种子选手”。

储能行业加速,各种路线百花齐放,钠电池离崛起还差点时间

“钠电池原材料储量丰富,区域分布均匀,安全性能相对较好。”中国能建广东省电力设计研究院能源咨询规划院能源咨询部部长文婷介绍,目前钠离子电池能量密度向锂离子电池靠近,被业界认为是比锂离子电池更具经济性的电池技术,也是保障国家资源安全和技术创新领先的一个技术领域。

相关利好政策也在不断推出。今年1月发布的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》,明确提出加快钠离子电池技术突破和规模化应用。《广东省推动新型储能产业高质量发展的指导意见》明确提到,“加快发展钠离子储能电池产业”以及“加速布局钠离子电池领域”。

今年以来,中科海钠、众钠能源、传艺科技、孚能科技等企业密集发布钠离子电池产品,同时提升了量产供货能力和产业链配套能力。比亚迪、宁德时代等头部电池公司也纷纷加快了钠离子电池的“上车”步伐。

7月14日,鹏辉能源与青岛北岸控股集团签订5兆瓦/10兆瓦时钠离子储能电站示范项目合作协议,首次实现了钠离子电芯在北方储能电站的规模应用。

钠离子电池产业化提速源于2021年碳酸锂大规模涨价,近两年来,钠离子电池不断取得技术突破。以鹏辉能源为例,鹏辉能源储能与动力电池研究院助理院长王康介绍,在层状氧化物体系,开发高电压体系,实现能量密度提升至150Wh/kg,循环寿命3000周以上;在聚阴离子体系,通过材料创新构建高稳定体系,循环寿命6000周以上,破解钠电能量密度及循环寿命低的核心痛点。

不少人将2023年视作钠离子电池的“量产元年”。但半只脚迈入“量产元年”的钠离子电池境地似乎还有些“尴尬”。

“就整体行业来讲,目前钠电池正处于小规模的产业化期,市场成熟还需要一定时间。对于大规模产业化要求而言,需要安全可靠的产品性能、持续稳定的供应能力、良好的经济性,基于这三点要求,钠电大规模应用还有许多问题亟待解决。”王康说。

尚处在产业初期阶段的钠离子电池,其技术路线和市场定位还未明确。钠离子电池负极材料基本是使用硬碳或软碳等碳基材,正极材料有层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝(白)类化合物、聚阴离子化合物三种主流技术路线,不同技术路线性能和成本差异较大。

综合来看,目前钠离子电池正极材料的各技术路径均有企业布局,但最终谁能在市场站稳,还要看各自技术何时能突破自身瓶颈,实现性能和成本的双重优势。

当前,受锂电池原材料价格波动影响,钠离子电池的性价比优势相对不够显著。不过,目前业内企业仍有序推进钠离子电池相关技术研发。业内普遍认为,虽然目前钠离子电池产业尚未成熟,但这仍然是未来的发展趋势。未来,引导钠离子电池产业健康有序发展应在核心技术研发、低成本制备、规模化产业应用等方面持续发力。

降本需求下 厂商追求高容量电池

对于电力储能中锂电池的发展,梅王沁认为,将会形成三大方向,第一大方向是以280Ah为主,去做更高的循环,如果280Ah做不了,也可以往上做到320Ah、330Ah、350Ah。

储能行业加速,各种路线百花齐放,钠电池离崛起还差点时间

梅王沁还分析道,另两大非主流方向包括亿纬锂能的560Ah电芯与比亚迪150Ah的刀片电池电芯,属于两家公司的独特技术。但未来的主流可能还是以300Ah左右的容量为代表。

往高容量发展已是业内共同追求,鹏辉能源助理院长闫龙龙在会上表示,公司有意向去做一款更大容量的电芯,单体能量大概在700Ah-750Ah左右。

闫龙龙表示,在家储类产品上,随着北美市场一些家储客户对容量的需求增加,今年有很多集成厂提出了提升容量的要求,目前公司50Ah以下的产品大概会提升到72、73Ah的水平。

厂商对高容量储能电芯的追求,或源自降本需求。闫龙龙表示:“今年其实整个市场端,包括业务端,对电池(降)成本提出了非常高的要求,特别是今年碳酸锂的价格(已经)下调。”

闫龙龙进一步介绍道,可通过提升单体容量降本,即增加整个系统的集成容量,使电池的结构件被分摊后,其成本就会下来。“所以我们把280Ah做到314Ah或者320Ah,就是出于降本(目的)的一个方案。”

液流电池亦面临降本难题,国家电投集团北京和瑞储能科技有限公司副总经理杨林表示,液流电池将来的市场规模在全球可能会超过万亿,中国的市场规模可能超5000亿。液流电池虽有几十年的发展历史,但到目前为止,材料成本占比大、尚未形成规模化制造,其面临的最关键的挑战依然是生产成本。