聚焦长时储能丨上海电气储能：全钒液流电池度电每次成本已低于0.2元，具备经济性_能见度
随着我国新能源产业的稳步推进和市场的不断扩大，新能源储能产业正在崭露头角。
2023年5月24日-26日，由中国化学与物理电源协会举办的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。业内人士广泛探讨储能行业的新趋势、新路线、新技术。与往届大会最大的不同是，本次大会增加了“长期储能”的分论坛，得到了与会嘉宾和参展商的热烈参与。
据参与本次论坛热烈讨论的多位业内人士介绍，不同的储能技术有着不同的技术特点，彼此差异较大。有些技术适合短期甚至脉冲储能，有些技术适合长期充、储、放电，大规模长期储能是我国新能源产业发展的重要要求之一。
作为一家拥有百年历史的老牌电气企业，上海电气早在2011年就瞄准储能业务的机遇，坚定选择全钒液流电池作为长期储能技术的突破口。上海电气全钒液流电池经过十余年的自主研发，不仅实现了装备技术的自主可控、兆瓦级产品的量产和交付，还带动了国内相关产业链的发展。
会议期间，上海电储能技术有限公司总经理、总工程师杨接受了包括本报在内的媒体记者的采访。杨就上海电气的技术优势、市场前景、储能业务布局、国内储能行业政策新动向等问题进行了回答。
全钒液流电池的三大特点:高安全性、功能性和经济性
在储能领域，据杨介绍，上海电气从2011年开始就以长期储能为目标，在上海电气中央研究院开展了钒电池核心技术的重点研究和产品开发。2019年，通过自主研发成立上海电储能科技有限公司，并启动产业化。
据光大证券介绍，全钒液流电池是一种以金属钒离子为活性物质的液体氧化还原可再生电池。全钒液流电池以+4和+5价的钒离子溶液作为正极活性物质，以+2和+3价的钒离子溶液作为负极活性物质，储存在各自的电解液储罐中。
当电池充放电时，阳极和阴极电解质在离子交换膜的两侧发生氧化还原反应。同时，储液槽中的电解液通过电堆外的泵的输送，不断送入正负极室，以维持离子浓度，实现电池的充放电。
全钒液流电池的工作原理
全钒液流电池的工作原理
“2011年，经过系统研究，上海电气坚定地选择了全钒液流电池路线。这是对钒电池竞争优势的一个判断:全钒液流电池可以兼顾未来新能源大规模发电后并网时对电网调频调峰的需求，具有复合功能，符合下游市场需求。”杨对说道。
具体来说，“调频本质上是平抑风光发电波动，提高发电质量，满足电网或用户对电能质量的要求。调频需要储能来实现毫秒级响应。同时需要及时调整，平抑发电波动。储能可能一天要用几十次甚至上百次，这就要求储能电池的循环次数要长。”杨对说道。这些都是全钒液流电池的产品优势:毫秒级充放电切换响应，20000次循环使用寿命。
调峰是电网调节发电量以匹配负荷功率波动的能力，是对储存容量或储存时间的调整。“调峰需要长期储能技术，储能时间超过4小时，1小时不能满足调峰需求，”杨说。“调峰也需要储能，才能有能量转换效率高的优势。在这方面，液流电池的竞争对手是压缩空气和抽水蓄能。全钒液流电池在设备形式、选址自由度、能量转换效率、成本、瞬时响应等方面更具竞争优势。”
除了其独特的功能性，全钒液流电池还具有全生命周期的经济性。
据杨介绍，储能时间为6小时的全钒液流电池已达到2500元/千瓦时左右的初装成本。但由于全钒液流电池使用寿命长，电池循环次数可达2万次以上，可支持风光发电项目25年循环，无需更换电池，增加投资成本。同时，钒电池设备在生命周期结束后仍有30%以上的残值。所以从全生命周期来看，全钒液流电池的成本低于0.2元。
最后，作为电气设备，它应该具有本质安全的特性。钒电池作为水基电池，没有燃烧爆炸的危险，常温常压密闭，具有本质安全的独特优势。
“基于以上三个特点，在各种储能技术路线中，全钒液流电池前景广阔。”杨对说道。
中国全钒液流电池技术全球领先，上海电气形成核心竞争力。
根据国家能源局今年年初的统计，从2022年新安装储能技术占比来看，锂离子电池储能技术占比94.2%，仍处于绝对主导地位，新增压缩空气体储能技术和液流电池储能技术占比分别为3.4%和2.3%，增速明显加快。
在杨看来，中国的全钒液流电池产业已经占据了世界领先地位。一方面，中国钒资源储量和钒产能均为世界第一；另一方面，中国的钒电池技术也是世界领先的，不存在卡脖子的技术风险，从电堆到核心关键原材料都能实现100%国产。
目前在国内，不仅上海电气，国网武汉南瑞、开封时代、四川威力德等公司都在全钒液流电池中游布局了一体化终端。随着市场的持续增长，新的参与者不断涌现。在杨看来，上海电气在全钒液流电池设备方面拥有核心竞争力，包括电堆和系统的研发和制造；此外，上海电气还拥有适应钒电池的BMS、PCS、EMS的核心技术和终端产品。
上海电气通过十余年的研发，实现了产品的功能开发、可靠制造和智能运维。安徽合肥1GWh钒电池生产基地2020年10月投产，预计今年新增1GWh产能。江苏盐城正在进行钒电池生产基地二期建设，产能3GWh。目前，公司已中标国内五大发电集团储能项目，产品出口日本、西班牙等国家。目前已成功交付四个订单，得到了国内外典型市场用户的初步认可。
“我们对电力系统和储能设备有着深刻的见解，在电堆研发、系统功能开发和工程应用技术、产品可靠性和全生命周期运维能力方面具有突出的优势，这也是电储能的核心竞争力。”杨对说道。
不仅如此，在杨看来，上海电钒液流电池的核心竞争力还包括持续技术迭代的能力。目前，上海电能储存公司已经建立了多学科的R&D团队和完善的R&D、测试和评估平台。
全钒液流电池进入产业化初期，通过技术和市场实现成本下降。
在中国国际储能大会上，包括中科院院士赵天寿在内的业内人士也指出，全钒氧化还原液流电池已进入产业化初期，但仍面临降低成本的要求。
根据光大证券的报告，钒电池的成本主要来自电堆和电解液。以10kW/40kWh钒电池储能系统为例，钒电解液成本占总成本的41%，电堆成本占37%，其余为建筑安装成本。钒电解液的主要成分是五氧化二钒，成本主要受钒价影响，而电堆的成本主要来自隔膜等材料。
如何降低全钒液流电池的成本？在杨看来，首先，从全生命周期的角度来看，需要通过不断的技术进步来降低成本、提高效率，包括提高电堆的功率密度、提高电解液的有效利用率、优化系统侧来降低成本。
其次，“任何行业的成本降低都有客观规律，”杨说。钒电池处于产业化初期，随着未来大规模使用，成本还有进一步下降的空间空。第三，由于钒液流电池的电解液不会被消耗，未来可以融资租赁电解液，建立新的商业模式，降低成本。
另一方面，杨认为储能的价值实现路径和商业模式是制约储能发展的核心关键点。“储能项目能否算，储能设备的初装费是影响因素之一。最重要的问题是储能的下游循环机制和储能的价值实现路径还没有建立起来。不能只通过储能设备的价格来看储能项目的收益率。储能设备有市场成本价。单纯降低储能设备的初始价格，会对行业的快速发展造成很大风险，尤其是对长期电力板块。”杨对说道。
2022年11月，中国电力企业联合会发布《新能源输配电运行调研报告》显示，新能源输配电等效利用系数仅为6.1%。
“储能收入怎么结算，从哪个端口结算收入？结算方式和交易模式不明确，目前商业储能项目还处于一事一议的模式。”杨对说道。
但从今年国内地方政策来看，政策出现了可喜的变化。一方面，很多区域政策越来越细化，政策更适应终端市场。另一方面，储能配置的角度有利于发展长期储能，很多地区提出了长于4小时的储能要求。据杨介绍，很多地方的政策曾经是风光与储能。今年国内有两个省份出台了风光钒电池储能优先政策。”储能正在从被动向主动转变.”杨对说道。
责任编辑：康逸梅校对：刘威