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三元鋰、鈉硫遭“除名”,儲能市場要“變天”?這兩種電池或迎新機遇

每日經濟新聞 2022-07-26 16:51:54

每經記者 李碩    每經編輯 孫磊

儲能市場技術路線或將發生變化。

日前,國家能源局綜合司發布的《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)》(以下簡稱《征求意見稿》)中提到:中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池,不宜選用梯次利用動力電池。

據了解,目前國內儲能方案主要包括抽水儲能、壓縮空氣儲能和電化學類儲能。其中,電化學類儲能又具體分為鉛酸電池、鈉硫電池、液硫電池和鋰離子電池等。招銀國際研報數據顯示,抽水儲能是當前儲能的絕對主力,市場份額為86.3%,而鋰離子電池為11.21%。不過隨著風光發電規模提升,以鋰電池為代表的新型電化學儲能市場前景廣闊。數據顯示,在新型儲能中鋰離子電池占比為90%。

“從當前國內儲能發展情況看,使用三元鋰電池的情況比較少;而鈉硫電池也是國外廠家主推的技術,國內落地的情況并不多。因此,《征求意見稿》關于這一條的相關規定,從目前來看對國內儲能行業的發展暫時影響有限。”中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會秘書長劉勇表示。

三元鋰、鈉硫電池出于安全性考慮被剔除

此次被“除名”的三元鋰電池和國內電化學儲能項目廣為使用的另一大技術路線磷酸鐵鋰電池同屬鋰電池。相較而言,前者的最大優勢為能量密度高,通常可以用更少的數量達到更高的儲電效果。不足是三元鋰電池穩定性較為一般,循環壽命也較低。

圖片來源:視覺中國

磷酸鐵鋰電池則與之相反,電壓平臺較低,儲能密度較為一般,但優勢是磷酸鐵鋰電池擁有更好的穩定性,甚至能通過擠壓、穿刺、高溫運行測試,壽命也遠高于三元鋰電池,通常可達3000~5000次。

另一被剔除出儲能電池領域的技術路線鈉硫電池則歸屬于鈉電池領域,但其技術路線與主流鈉離子電池路線存在較大差異。其正極為液態(熔融)硫,負極為(熔融)鈉,兩者通過固態氧化鋁陶瓷分離開,電解質只允許正鈉離子通過和硫結合形成多硫化物。鈉硫電池具有比能量高、功率特性好、循環壽命長、無自放電、設計壽命長等優勢。但鈉硫電池在充電狀態下需要一定的加熱保溫,在放電狀態下還需要良好的散熱設計,存在運行環境要求苛刻,散熱要求高等問題。

國泰君安研報認為,三元鋰電池、鈉硫電池被剔除中大型電化學儲能的可選方案,是因為雖然具有較高的能量密度,但是二者實用安全性較差。其中,三元材料由于結構的不穩定性,容易發生熱失控;鈉硫電池則采用高溫的熔融硫、金屬鈉,一旦陶瓷隔膜破裂極易發生爆炸。

《征求意見稿》還提出,中大型電化學儲能電站不宜選用梯次利用動力電池。選用梯次利用動力電池時,應進行一致性篩選并結合溯源數據進行安全評估。

事實上,去年9月,國家能源局在發布的《新型儲能項目管理規范(暫行)》中,就將新建動力電池梯次利用儲能項目的要求更新為:“在電池一致性管理技術取得關鍵突破、動力電池性能監測與評價體系健全前,原則上不得新建大型動力電池梯次利用儲能項目。”

中國物資再生協會副會長高延莉認為,此次《征求意見稿》再次強調對梯次動力電池的限制態度,主要原因是當前梯次利用電池本身就是電容量不足被淘汰下來的,其中80%左右的電池來源于報廢或者故障的汽車電池。盡管從資源節約的角度而言,發展梯次利用動力電池作用明顯,但實際運行的過程中暴露出很多問題。所以當前政策一直強調要做好篩選和安全評估。但如果完全按照規范要求,必要時更換電池包里的組件,在經濟效益上又失去了梯次利用的優勢。

液流、鈉離子電池或將受益

上述幾類電池被排除后,又有一批替代技術路線備受關注。

業內人士認為,液流電池和鈉離子電池未來或將受益。其中,液流電池在儲能方面的主要應用有全釩液流電池和鋅溴液流電池,從具體應用上來看,目前投運項目較多的主要是釩電池。

圖片來源:攝圖網-400105948

申萬宏源分析認為,釩電池作為液流電池的典型代表,其充放電過程主要通過電解液中不同價態釩離子的電化學反應來實現,具有更高的安全性,兼具長壽命、大容量的特點,能方便應用模塊化管理,不過能量密度低導致重量和體積較大,因而目前更適合用于大型儲能場景,未來在小型化、生活化場景的應用仍需技術進步。

在鑫欏資訊分析師張金惠看來,釩電池的初裝成本偏高,通常是鋰電池的兩到三倍。而且由于產業鏈不成熟,規模較小,其電解液價格波動比較劇烈,整體偏高。不過隨著使用時長的拉升,其全生命周期成本優勢將逐漸顯現。因此,釩電池更適合應用于靜態儲能系統和長時儲能系統。

此外,鈉離子電池也被認為是儲能項目中鋰電池的有力替代者。據了解,鈉元素在地殼中豐度為2.3%,位居所有元素第六位,顯著高于鋰元素的0.0017%。這也體現在原材料成本上,目前金屬鈉價格為1.9萬元/噸、碳酸鈉價格為0.3萬元/噸,顯著低于金屬鋰的298萬元/噸、碳酸鋰的48.4萬元/噸。

同時,鈉電池在安全性、低溫性能上都有較好表現。不過當前鈉離子電芯的能量密度約為100Wh~150Wh/kg,與磷酸鐵鋰電池相比仍存在一定差距。

麥肯錫預測,2025年全球長時儲能(8小時以上)累計裝機量將達到30~40GW,2040年將達到1.5~2.5TW(是目前全球儲能系統裝機量的8~15倍)。另據Guidehouse Insights數據顯示,預計到2031年全球釩電池每年新增裝機量將達到32.8GW(2022年預計約1.6GW),2022~2031年復合增長率為41%。

封面圖片來源:攝圖網-400105948

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