9月27日,由國(guó)家電網(wǎng)有限公司發(fā)起成立的中國(guó)綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟、中電聯(lián)售電與綜合能源服務(wù)分會(huì)聯(lián)合舉辦的中國(guó)綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨云博會(huì)在北京釣魚(yú)臺(tái)國(guó)賓館隆重召開(kāi)。當(dāng)天下午,在“儲(chǔ)能與綜合能源服務(wù)”分論壇上,中科院金屬所研究員、教授嚴(yán)川偉發(fā)表了主旨演講。作為從事全釩液流
電池研究20年的老兵,對(duì)釩
電池的技術(shù)進(jìn)步及效用進(jìn)行了詳盡的分析。
嚴(yán)川偉認(rèn)為,釩電池是最成熟的液流電池,基于全釩液流電池商業(yè)化開(kāi)發(fā)條件,技術(shù)性能與成本已達(dá)到可規(guī)模發(fā)展的水平。
以下是演講實(shí)錄:
對(duì)一個(gè)從事技術(shù)研究的人來(lái)說(shuō),沒(méi)有什么比他所從事的技術(shù)發(fā)展到什么階段、有沒(méi)有未來(lái)、能不能對(duì)社會(huì)有作用更值得關(guān)注的了。作為從事全釩液流電池研究二十年老兵,有機(jī)會(huì)跟大家分享一下對(duì)這個(gè)電池的發(fā)展的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)。也分三個(gè)話題。
一、儲(chǔ)能:電力發(fā)展產(chǎn)物、能源革命需要
首先儲(chǔ)能不是時(shí)尚的東西、一個(gè)可有可無(wú)的,而是它是電力發(fā)展必然的產(chǎn)物,也是能源革命所必須的,應(yīng)該指出儲(chǔ)能是大的產(chǎn)業(yè)、也是大的市場(chǎng)、也是國(guó)家能源戰(zhàn)略一個(gè)重要的支撐。
這個(gè)市場(chǎng)是非常巨大,比如說(shuō)在2030年全球市場(chǎng)就可以達(dá)到2000億美元以上,這其中長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能是主要需求,比如70%儲(chǔ)能需求是4小時(shí)以上,這個(gè)主要來(lái)源于可再生能源對(duì)化石能源的替代、以及可再生能源它本身波動(dòng)性、隨機(jī)性所導(dǎo)致的。
我們講儲(chǔ)能這個(gè)概念是狹義的概念,因?yàn)閮?chǔ)能這個(gè)概念現(xiàn)在比泛化,手機(jī)電池也叫儲(chǔ)能,我們講的針對(duì)電力需求大規(guī)模儲(chǔ)能,大規(guī)模儲(chǔ)能要求顯而易見(jiàn)兩方面,第一個(gè)方面安全可靠,作為規(guī)模電力供給的重要環(huán)節(jié),不是一家一戶事,必須可靠,這個(gè)從事電力人都很好理解這一點(diǎn);第二經(jīng)濟(jì)性要好,能夠賺錢(qián),能夠?qū)崿F(xiàn)良性的事業(yè)化運(yùn)行,否則它是不可持續(xù)的。
那么作為大規(guī)模儲(chǔ)能一個(gè)手段、一種技術(shù),全釩液流電池它的特點(diǎn)主要有幾個(gè)方面:
1、安全,它是水體系本征安全,不是經(jīng)過(guò)努力使著它安全一點(diǎn),而是它本身具有安全基因。
2、適大規(guī)模儲(chǔ)能,因?yàn)樗鼏卧,一個(gè)電力做到幾十千瓦沒(méi)有問(wèn)題,液流循環(huán),對(duì)熱的管理是天然的優(yōu)勢(shì),再就是壽命長(zhǎng),循環(huán)壽命達(dá)萬(wàn)次或者更高。
3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)潛力大,我們只能這么講,技術(shù)已經(jīng)取得很大的進(jìn)展,達(dá)到很好的指標(biāo),我一會(huì)兒再講,F(xiàn)在看來(lái)它的天花板非常高,現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到,空間非常大。
4、資源豐富,它的主要資源、核心資源釩非常豐富,儲(chǔ)量巨大,每年產(chǎn)量足夠發(fā)展規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。
所以全釩液流電池它應(yīng)該是滿足大規(guī)模儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化比較理想的一種技術(shù)。它用作規(guī)模儲(chǔ)能可以滿足不同的儲(chǔ)能需要,因?yàn)閮?chǔ)能有多種需要、多種形式,至少能量型和功率型,比如滿足主要大型可再生能源并網(wǎng)、調(diào)峰、用戶電價(jià)管理等,在這些方面,長(zhǎng)時(shí)間大規(guī)模容量型的儲(chǔ)能它是最擅長(zhǎng)、最合適,其他也能做,就沒(méi)有那么突出比較優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)擁有最豐富的釩資源,釩資源不是稀有元素,到處都有,分布很大沒(méi)有地域限制,很多地方都有。
中國(guó)探明釩資源占全球的一半以上,主要有幾個(gè)來(lái)源:第一個(gè)來(lái)自液晶副產(chǎn)品,70%以上釩都是這個(gè)來(lái)源;第二個(gè)來(lái)源是煤礦,這個(gè)量特別大特別豐富;第三固廢的回收、電場(chǎng)一部分爐渣灰、還有船用的重油渣、還有煉化催化劑的回收這個(gè)量比較大,每年可以獲得釩達(dá)到1萬(wàn)噸以上,甚至達(dá)到兩三萬(wàn)噸都是有可能的,關(guān)鍵這種來(lái)源有可能非常非常廉價(jià)、經(jīng)濟(jì)性特別好的來(lái)源。
全釩液流電池已經(jīng)被研究幾十年,作為一種工程應(yīng)用的電池,進(jìn)行各種系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn),技術(shù)原則性還是系統(tǒng)可靠性、還是經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
這里列了當(dāng)前在規(guī)劃當(dāng)中的、正在實(shí)施或者已經(jīng)實(shí)施的一些項(xiàng)目。這里我們也舉一些已經(jīng)做的電站例子。
第一個(gè)就是日本住友電工,它是最早工程化開(kāi)發(fā)的,至今已經(jīng)有30多年,北海道這個(gè)項(xiàng)目是在運(yùn)行全球最大的項(xiàng)目現(xiàn)在還是有全負(fù)荷、全指標(biāo)實(shí)際運(yùn)行。
第二個(gè)例子就是北京普能,在2011年的時(shí)候投運(yùn)的風(fēng)光儲(chǔ)輸示范,以及最近棗陽(yáng)第一期項(xiàng)目,當(dāng)然在國(guó)外做了大量海外項(xiàng)目。國(guó)網(wǎng)南瑞是國(guó)網(wǎng)從事電池研究的機(jī)構(gòu),無(wú)論技術(shù)還是更高層面做了系統(tǒng)部署取得很好的效果。大連融科現(xiàn)在正在收尾階段100兆瓦項(xiàng)目在年底投運(yùn),應(yīng)該是歷史性的標(biāo)志,成功沒(méi)有什么問(wèn)題,因?yàn)樽隽舜罅壳捌阡佋O(shè)已經(jīng)有良好的基礎(chǔ)。
二、技術(shù)進(jìn)步及效應(yīng)
在我們國(guó)家研究基本有幾個(gè)模式:第一個(gè)亂研究沒(méi)有目標(biāo);第二個(gè)就是以發(fā)論文為導(dǎo)向的研究;第三個(gè)以問(wèn)題為目標(biāo),把問(wèn)題解決的研究,應(yīng)該講全釩液流電池這個(gè)研究主要體現(xiàn)在第三方面,聚焦了焦點(diǎn),比如可靠性是關(guān)鍵,像其他電器設(shè)備一樣穩(wěn)定工作,住問(wèn)題的概率足夠低,另一個(gè)成本,如何實(shí)現(xiàn)商業(yè)操作,實(shí)現(xiàn)良性可持續(xù)發(fā)展,從材料、從系統(tǒng)、從結(jié)構(gòu)角度降低成本。
現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,這個(gè)在十年前不可想象的,尤其最近這兩三年技術(shù)突飛猛進(jìn),超過(guò)了我們業(yè)內(nèi)每個(gè)人想象,進(jìn)入加速期,F(xiàn)在能夠支撐應(yīng)用,并且已經(jīng)形成完整的研發(fā)體系,能夠支撐產(chǎn)業(yè)化發(fā)展能力和條件,已經(jīng)沒(méi)有不可逾越難關(guān)或者瓶頸。
從技術(shù)發(fā)展軌跡來(lái)講,工作電流密度是綜合表征也代表一個(gè)水平,比如十年前我們稱之為第一代,密度50毫安左右,最多30、60左右,五年前第二代達(dá)到100毫安/平方厘米左右,當(dāng)前稱為第三代達(dá)到150—200毫安/平方厘米左右,可以預(yù)期在不遠(yuǎn)未來(lái)會(huì)達(dá)到更高,達(dá)到300毫安/平方厘米以上,這種發(fā)展速度對(duì)其他電池來(lái)說(shuō)很難有的的狀態(tài)。
儲(chǔ)能成本演化分析,對(duì)于成本是我們技術(shù)工作者優(yōu)先關(guān)注的一個(gè)點(diǎn),這方面都是作為重要的一個(gè)工作內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)價(jià),每年或者一定時(shí)間對(duì)它重新評(píng)估、進(jìn)行整理,這是我們最近計(jì)算結(jié)果。
現(xiàn)在鋰電池一度電成本大概2000元左右,對(duì)于全釩液流電池如果達(dá)到200毫安,4小時(shí)接近2000元,進(jìn)一步發(fā)展6小時(shí)都會(huì)低于2000元,成本下降還是非常明顯,還是指日可待的。
這是國(guó)內(nèi)某個(gè)企業(yè)進(jìn)行相關(guān)分析,也可以看出短期內(nèi)成本可以跟鋰電池成本一致,比如在一兩年內(nèi),六小時(shí)系統(tǒng)成本預(yù)計(jì)低于鋰電池。產(chǎn)業(yè)鏈基本形成,或者說(shuō)形成初步產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)過(guò)最近幾年發(fā)展,比如電堆與系統(tǒng)集成,北京普能、國(guó)網(wǎng)南瑞等,極板有危害南海、大連融科、遼寧科京,隔膜有江蘇科學(xué)潤(rùn)、遼寧科京等。
建立初步的標(biāo)準(zhǔn)體系,包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、電力標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)等等,還有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。正在突破釩源問(wèn)題,因?yàn)?0%釩用在鋼鐵冶金上,那個(gè)是固有的“江湖”,沒(méi)有進(jìn)一步推動(dòng)全釩液流電池向前發(fā)展的動(dòng)力,因?yàn)槟莻(gè)“江湖”利潤(rùn)是封閉循環(huán)很好。
所以我們有一個(gè)原則或者策略,就是“再造江湖”解決增量問(wèn)題,這方面有很多實(shí)際動(dòng)作,比如北京普能上游延伸,在東南亞生產(chǎn)釩,已經(jīng)達(dá)到千噸級(jí),近期還能達(dá)到萬(wàn)噸級(jí)。國(guó)網(wǎng)南瑞推動(dòng)融資租賃,上海電氣向上游延伸,湖南銀峰專(zhuān)注石煤釩源。
這個(gè)圖是幾天一個(gè)事件,意義除了解決釩源,利用阿克蘇當(dāng)?shù)刭Y源解決生產(chǎn)問(wèn)題,地方上把能夠做的儲(chǔ)能都加上,不僅僅棄光一項(xiàng),所有調(diào)峰、調(diào)頻等等都加上,即便電池比較低的工作功率工作,也可以實(shí)現(xiàn)良性商業(yè)運(yùn)行,這個(gè)意義非常重要的。
大規(guī)模、安全性是釩電池的優(yōu)點(diǎn),這里不得不提所謂競(jìng)爭(zhēng)定位問(wèn)題,我認(rèn)為根本不存在競(jìng)爭(zhēng),因?yàn)閮?chǔ)能需求多層次、多類(lèi)型,不同大小,不同技術(shù)各有優(yōu)劣式,比如鋰電池成本已經(jīng)做的很低,技術(shù)充分成熟,也可以做比較大的規(guī)模,相對(duì)全釩液流電池來(lái)講,鋰電池規(guī)模應(yīng)該是較少一點(diǎn),或者全釩液流電池應(yīng)該做更大規(guī)模的。
鑒于安全重要性,我們?cè)谶@里再補(bǔ)充提醒大家思考幾個(gè)方面問(wèn)題,因?yàn)槲覀冋诎褍?chǔ)能產(chǎn)業(yè)、事業(yè)向前進(jìn),不得不進(jìn)行相應(yīng)思考。比方我們經(jīng)常聽(tīng)到一些火災(zāi)、事故等等,當(dāng)然韓國(guó)火災(zāi)是比較典型,可能在管理上有問(wèn)題,無(wú)論怎么說(shuō)大約有1000座左右的儲(chǔ)能電站,在不長(zhǎng)時(shí)間之內(nèi)就發(fā)生將近30起火災(zāi)事故,每座電站火災(zāi)概率是1.5%,這個(gè)太高了,應(yīng)該是驚人的高,不允許的。
電動(dòng)車(chē)最近這些年發(fā)展起來(lái),就在幾年前出問(wèn)題概率應(yīng)該是千分之一,傳統(tǒng)燃油車(chē)是千萬(wàn)分之幾,什么概念?天天跟汽車(chē)打交道,受到汽車(chē)傷害風(fēng)險(xiǎn)跟我們差多少?百分之零,做到絕對(duì)安全。我們儲(chǔ)能需要安全、電力系統(tǒng)需要安全,具體做到什么程度?要什么方式、什么技術(shù)?值得我們關(guān)注?偟膩(lái)說(shuō),大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)出問(wèn)題概率應(yīng)該比較低。
三、總結(jié)與展望
最后一個(gè)話題,釩電池是最成熟的液流電池,技術(shù)性能與成本已達(dá)到可規(guī)模發(fā)展的水平,基于全釩液流電池商業(yè)化開(kāi)發(fā)條件,技術(shù)與商業(yè)化發(fā)展的潛力巨大。
謝謝!(根據(jù)演講速記整理,未經(jīng)演講人審核)
(責(zé)任編輯:子蕊)