锌基储能,锂的完美补充
最近10个月内在建、新招标的项目,比过去十年的量还高数倍。
投融资历来是行业发展的风向标。今年以来,锌基液流电池领域的大额融资不断披露。
今年3月,国内锌铁液流电池制造商纬景储能宣布完成6亿元A轮融资,而位于东莞松山湖的大锌能源也于之前完成新瞳和险峰的融资。这些大多成立不满两年的企业,毫无疑问也站上了风口。
据统计,整个液流电池赛道在今年前五个月所吸纳的资金已超20亿元,融资总额超过2022年长时储能领域拿到的全部资金。目前整个行业初创企业的融资都处于A轮前后,彼此估值相近,在8到9亿元上下,随着企业拿下更多的配储项目,估值会更高。
今年以来,以锌基储能为代表的液流电池由于循环寿命长、安全性高、应用场景广等优点,而成为长时储能市场中的一股关键力量,市占率不断攀升。据不完全统计,仅最近十个月内在建、新招标的液流电池规模,便已超过过去十余年装机总和的数倍。
液流电池产业从未有过今天这样的发展速度。人、财、物高速涌入,正推动这个新兴赛道走向产业化窗口。液流电池的多种技术路径,如全钒、锌铁、铁铬、全铁等,均有代表性企业出现,且各家产能已超越数百兆瓦。液流电池产业已来到GW时代,站到了产业化的窗口前。而其中,全钒虽然技术最成熟,但是原材料来源不稳定及价格暴涨暴跌波动剧烈一直成为限制其大规模量产的因素;而铁基的电池虽然原材料来源广,价格便宜,但因其能量密度过低性能较差以及技术不成熟,也一直无法大规模应用;与之相比,作为世界第一大产锌国的中国,拥有丰富的锌资源和产能供给,而能量密度和性能方面,锌又以较高的能量密度,原理性绝对安全和接近100%的环保回收效率而脱颖而出。
在使用场景方面,水系锌基电池应用范围广泛,可应用在风能发电方面、国家电网调峰、新能源电动汽车电源、UPS电源和EPS应急电源、配电、特种蓄电池、光伏发电等多种场景上边。同时,电池设计构思灵活多变,充、放电性能好,电容量高。
同时水系系统可全自动设备封闭式运作,生产制造低成本,绿色环保无污染自然环境适应力较高电池性能受环境温度影响较小,当环境温度完全恢复时,电池容量同样也可以完全恢复。该系统可全自动设备封闭式工作,并不会造成有机气体及废弃电解液。因为原理性绝对安全,不像锂离子电池相同容易造成发生爆炸,安全性高论上安全性高。因其活性物质存在于电解液中,并不会引起物象变化,可深度放电而不影响电池寿命。另外,其反应过程不造成H2等易燃易爆气体,无发生爆炸风险。同时,能量效率高、性价比高,使用寿命长寿命长。深放电循环性能强,过放电后再充电,容积非常容易完全恢复,并且超深度放电不引起电池的不可逆损伤。
坦白而言,包括锌基在内的液流电池产业距离真正实现类似目前锂电池的产业化,达成大规模生产与落地,还有一定的距离。它们的困难依旧不少:初装成本较高,技术不够成熟,电解液利用率、电堆效率须提升;产业链还不健全,上游原材料供给不稳定、下游被电网的调用次数不充足....
历经十余年的发展,锌基电池终于走到了产业化前夜。面对多种困难,企业们正在全力破局,各使解数。
5月10日,湖北省发改委公示了拟纳入湖北省2023年新型储能电站的试点示范项目清单,清单共包含21个项目,所需采购的试点示范项目规模达1GW(百万KW)。
不同寻常的是,清单里没有任何项目是单独采用锂离子电池配储的,反而大规模配置了液流电池。招标需求中,全钒、铁基、锌基三种技术路径的液流电池加起来,合计规模达到了480MW(1MW=1000KW),占项目总规模的48%。
按照3小时平均储能时长、2.5元/WH平均初装成本计算,这480MW项目仅所涉的建设资金就高达36亿元,订单带来的收入足够支撑几家公司上市了。
今年3月,国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2023版)》中,强调了对中大型电化学储能电站的安全性要求,对电站可用的电池技术种类做了基本限定。《要求》明确,锂离子电池不得设置在人员密集场所,并将具有本征安全性的水系液流电池划为重点发展方向。
发生这一变化的关键诱因是长时储能需求的进一步爆发,以及电站对安全性、容量可扩展性的要求进一步提升。
对储能来说,在快速响应电网调频需求的同时,进一步解决风电、光电在昼夜、四季等不同时间段发电量波动的问题,配合电网调节用电与发电情况,促进风光电高比例并网,是其存在的根本原因。
当下,我国储能市场以储能时长在2~4小时之间的短时储能系统为主,市占率在92%以上。中国化学与物理电源协会秘书长王泽深认为,“短时储能不能满足电力系统跨天、跨月、乃至跨季、跨年的储能需要,难以解决峰谷时期供需匹配的经济性问题。这就需要建设储能时长在4小时以上的长时储能技术。”
研究表明,相比短时储能,长时储能更有利于减少弃风弃光率,且更具性价比。
美国国家可再生能源实验室曾计算,当储能系统持续时长达到4~8小时,电网弃风弃光率便可得到控制。中信证券也曾测算,到2050年,无长时储能的电力系统与引入长时储能相比每度电的成本将高24%左右。
根据国家“十四五规划”,到2025年,我国新能源发电量占总发电量比重要达到39%左右,新能源消费比重要提高到20%左右。提高风光电消纳水平是刚需,在这一背景之下,长时储能在近期迎来爆发。
湖北招标项目中,明确储能时长的项目共14个,其中规划时长在4小时以上的项目有5个。
除了湖北省的招标会,其他地方如西藏、新疆,2022年平均配储时长已超3小时,且在今年涌现出大量以长时储能为主的建设项目,能源央国企,如中国能建、华能集团等,在今年也发布了大批针对长时储能的项目招标。尽管眼下,2小时储能依旧是市场主体,但市场格局正明显的发生变化。
这会是一个万亿市场。亿纬储能市场部总监叶婉柔说: “ 从2023年开始,3小时以上的储能需求占比将会从不足8%陆续提升到60%以上,时长会逐步提升”。麦肯锡曾做过预测,到2040年,全球长时储能累计装机容量可达1.5~2.5TW,到2050年,长时储能储电量将占全部储电量的95%。
而长时储能需求爆发下,液流电池正是最具竞争优势的技术之一。
储能时间长,必然要求电池更能“存”,容量要大,扩容要方便。而液流电池电堆和电解液能够分离,也就是功率和容量单元能解耦,可扩展性好,配置灵活,只需通过简单的堆加即可实现扩容。而锂电不行,锂电功率与容量单元一体,想增加容量,要重新上一整套系统,花费的额外成本会更高。
国网电力调度控制中心的王山(化名)也做出了解读:“长时储能领域,锂离子电池因为在高频率、长时间调度时燃爆风险更高,所以缺乏竞争优势。而液流电池因为本征安全,燃爆风险为0,是最适合长时储能的技术之一,所以会获得更多的尝试机会。”
对于储能来说,安全性、经济性、可持续性是三大关键指标。安全性是液流相对于锂电的优势,经济性则表现为寿命长,全生命周期成本低、容量扩充成本低、建设选址更方便,这是液流相对于压缩空气储能、铅酸、抽水蓄能等的优势。
政府项目招标情况是储能产业发展的晴雨表。它不仅反映行业发展速度,更重要的是,能彰显多元储能路径下不同细分赛道所分到蛋糕的大小。湖北招标中,5个长时储能项目中,4个均为液流储能电站。
液流电池正“取代”锂电走到聚光灯下,“今年是关键之年,储能需求被锂离子电池一家独占的市场格局已受撼动,巨大的市场空间正在释放,而液流电池也许是第一个享用这块‘蛋糕’的储能技术。但值得注意的是,液流电池和锂电之间,目前还不是互相取代的零和博弈,而更多的是互补关系,市场是增量市场,多个技术路线共同建设一个项目的情况会更普遍。”某全钒液流电池企业负责人表示,“但不管怎么说,机会来了。”
市场机遇到来,全国各地正在掀起“液流电池建设热”。
中国液流电池产业发轫于2007年前后。据国家能源司数据,十余年间,全国液流电池已投运装机量之和不过140MW左右。而在最近半年,如中核汇能、国家电投等能源央国企联合新、藏、鄂、冀等地方政府,展开了大规模液流电池项目建设计划,规模均在数百兆瓦左右。不完全统计下,最近10个月内在建、新招标的液流电池规模,便已超过过去十余年投运装机总和的数倍。
在所有水系电池里面,锌基电池有最高的电池效能,锌铁液流电池的代表企业例如纬景储能、美国ZBB公司的最新数据是,锌溴液流电池电堆能量效率能达到82%。而相对应其他技术路线,液流储能科技的全钒液流电池电堆能量效率在78%上下,而大连融科作为行业龙头,2013年时,其承建的5MW级全钒液流电池系统能量效率便已达到80%,去年12月底,该公司并网的全国规模最大的液流电池储能电站,百兆瓦级的“大连液流电池储能调峰电站国家示范项目”,系统效率为76%;而铁基液流电池代表企业巨安科技的CEO孟锦涛表示,该公司的全铁液流电池电堆效率和系统效率均在80%左右。
数据来源:统计局
纬景储能的“液流电池电堆智能产线”
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