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全钒液流电池的储能征程

北极星储能网  来源:华东储能领跑者联盟  作者:Kate  2020/5/20 8:31:55  我要投稿  

北极星储能网讯:全球能源转型背景下,可再生能源发电规模一直在增大,与此同时,加剧了电力系统输送消纳可再生能源的压力。储能作为一种工具,具有能量时空转移的功能,可以有效调节电力系统的供需平衡,电池储能技术配置灵活,可在电力系统的不同应用场景发挥不同作用。其中全钒液流电池在特定场景下具备竞争力。


数据来源:中投产业研究院

我国全钒液流电池领域技术和应用一直在积极研究和探索中,已运行项目成效显著。截至2019年6月底,中国电池储能装机1160.8MW,其中,液流电池19.5 MW。全钒液流电池在整个电化学储能技术中的占比还是比较小。整个产业还没有规模化,尚处于市场化发展前期,目前基本技术趋于成熟,但由于行业内企业及企业体量均有限,项目开发能力较弱,行业发展主要靠政府项目推动,以少数项目推进为主,以销定产的特征明显,所以当下行业核心任务是通过供应链优化和项目规模升级降成本。

竞争力

与传统的铅蓄电池、锂离子电池相比,全钒液流电池在安全性、循环寿命和系统残值(资源循环利用)等方面具有突出优势,尤其适合应用在固定式大容量储能领域。

除上表所述外,全钒液流电池储能技术,还具有规模大、效率高、选址自由等特点,可以实现从千瓦级到兆瓦级灵活地配置,快速地扩建。而关于钒资源的储量上,我国是钒的储量大国和最大生产国,钒资源也不是稀有的,也没有地理上的限制,资源供应充足。

基于以上等特点决定了全钒液流技术在对电池安全性要求高的场景更有竞争力,成为大容量高效储能技术的首选技术之一,例如大型储能电站。

全钒液流电池最大的劣势是能量密度低于锂电池;且初次投资比锂电池高。储能系统成本的核心参数是:一次性投资成本和全寿命周期度电成本,在具有特定收益模式的应用场景下,一次性投资成本越低,投资回报期越短,全寿命周期度电成本越低,利润空间越大。业内相关专家表示,“全钒液流电池虽然初次投资较锂电池高,但寿命周期内的循环度电成本具备竞争性。另外,其电解液性能衰减较慢,通过在线或离线再生后可循环使用,且电解液中钒的价值永远存在,其寿命原理上讲是半永久性的,因此从电池制造、使用到报废后电池系统的无害化处理,从在整个生命周期来看,它的成本其实并不高。且可以衍生出灵活的金融租赁模式,来降低客户的初次投资,目前业内已经开始进行尝试”。

商业化挑战

我国全钒液流电池发展较快,技术较为成熟,但产业链还没有成熟,成本下降空间巨大。目前其面临的商业化挑战是:1、成本需要进一步的突破;2、商业模式亟待创新;3、相关标准体系研究滞后。尤其近几年钒价上涨太快,导致全钒液流电池竞争力下降,全钒液流电池储能示范工程规划也断断续续,大型全钒液流电池储能电站工程建设推进速度很慢,极有可能因此错过关键成长及发展期。

上文提到了,业内已在尝试金融租赁模式来降低投资成本。而国内外相关标准制定都处在积极探索阶段,相对而言,我国具有较高水平的全钒液流电池技术,但仅出台了全钒液流电池术语、安全方面的国家标准,在产业布局方面的标准研究也滞后,这样制约了产业链的规范运作,因此技术方面相关标准体系亦有待健全。

今年2月,由中科院大连化物所储能技术研究部和大连融科储能技术发展有限公司联合牵头制定的首项液流电池国际标准“固定式液流电池2-1:性能通用条件及测试方法”正式颁布。这标志着我国液流电池技术水平得到了国际同行认可。

商业化的过程必然是环环相扣的,所以加快全钒液流电池商业化应用,需要降低电池成本,推动技术产业化,健全标准体系,积极制定国家标准,积极参与国际标准制定;产业化与标准化协调推进,培育可持续的商业模式。

国内主要“玩家”

我国是全钒液流电池最大生产国,目前国内从事全钒液流电池储能系统研发制造的企业有:大连融科,北京普能,上海电气,万利通,德沃普等。

大连融科储能技术发展有限公司2008年由大连博融控股集团和中国科学院大连化学物理研究所共同组建,是全球唯一具备全钒液流电池全产业链技术开发和生产能力的企业。

他们团队完成的项目中,国电龙源卧牛石风电场的5MW/10MWh全钒液流电池项目是具有代表性的项目,运行稳定,目前该电站按照弃风存储和远程调度调峰等模式运行,提升了电网风电接纳能力,提高了风电场运行水平。

在此之后实施的电站项目,在电站功能上更加丰富,实现了孤岛运行、节能降耗和黑启动功能,风电场运行更加智能化,具备网源友好性特点,更加有利于电网与风电场相互协调及管理调度,有利于电网接纳风电能力的提高。

大连200MW/800MWh液流电池储能调峰电站国家示范项目,一期建设100 MW/400 MWh 。该项目作为“中国制造2025”项目之一,是经国家能源局论证并批复建设的国际上最大规模的化学储能电站,是推进大规模储能在电力调峰及可再生能源并网中的重大尝试,在技术应用模式和商业模式上都具有积极示范和引领意义。且该项目是国内首个独立储能电站接入电网项目,据悉将采用两部制电价。它的成功建设将在储能领域是一项重大的创新和突破,也将推进液流电池储能技术和装备的产业化和推广应用。

北京普能世纪科技有限公司,在全球12个国家安装了50 多个储能项目,累计容量将至30MWh。其中主要的国内项目,国家电网张北风光储输示范项目一期工程2MW/8MWh,应用于可再生能源平滑与接入,主要价值是提高发电量与电网利用。枣阳10MW光储用一体化项目一期3MW/12MWh储能系统,是国内目前最大的已投运的液流电池储能项目,也是第一个MW级钒液流电池用于用户侧光伏整合的项目,并且创新性地在实际项目中第一次引入电解液租赁模式,引入金融资本、将电解液资产化,降低客户一次投资成本。

值得一提的是,北京普能与全球最大的钒产品生产企业攀钢钒钛签订战略合作协议,实现长期供应和租赁钒电解液,以及全球钒流电池产业的联合开发。

产业化推广阶段

全钒液流电池储能示范项目已初现成效,已具备大规模推广的条件。未来随着行业快速发展,产业链结构不断完善,市场规模不断扩大,成本也将随技术成熟及项目体量的增大而下降,探索出适合的应用模式,逐步建立项目投融资模式。

当下需要从事全钒液流电池储能系统的研发制造的企业,研发新一代高比能量的全钒液流电池,并积极探索钒储能介质金融租赁的模式,推动全钒液流电池储能产业的发展,未来全钒液流电池技术将在大容量储能领域大放异彩。


原标题:全钒液流电池的储能征程

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