全球電力供應緊張的背后，其實凸顯了電力系統一個至今沒有解決的短板，就是儲能技術。儲能技術不發達，相當于電力這個產品沒有庫存作為緩沖，任何一次供求關系的大幅波動，都會對電力系統造成沖擊。尤其是，隨著全球的能源結構從傳統能源轉向新能源，這個短板會越來越突出。按照目前全球的用電量，只要4萬平方公里的太陽能面板，就足夠供應全球用電了。4萬平方公里聽起來挺嚇人的，其實只有新疆維吾爾自治區面積的1/40。之所以人類用電還不能全靠太陽能，主要就是儲能技術跟不上。來自光伏行業的你，大概率每天或者每周偶爾要刷一下抖音，用VPN翻墻逛逛臉書，Ins，油管，或者用whatapp和海外客戶聊一聊。我國能不能在2060年實現碳中和，關鍵也在儲能技術。在新能源和碳中和的大背景下，儲能技術是必須重點關注的一個領域。2022年7月，中國國家發改委下發《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》，明確提出，到2025年，新型儲能裝機規模要達到3000萬千瓦以上，這是目前裝機規模的將近10倍。4年要增長9倍。儲能技術主要有四個方向：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和電化學儲能。抽水蓄能，就是把水抽到高處，需要時再水力發電。這種儲能方式容量大，循環次數也很高，但對地形有極高的要求，應用場景受限。壓縮空氣儲能和飛輪儲能，能量、功率都比較小，目前還沒有進入商業應用。電化學儲能，是以鋰電池為代表的各種電池技術，應用場景廣泛，被認為是未來儲能技術的主流，會占到全部儲能的90%以上。二是電池系統的集成商，也就是把電池包、安保消防系統、變流器系統、能量管理系統等等集成起來。這個領域目前有華為、陽光電源等。目前針對儲能行業的國家標準，目前還不成體系，大多都處于征求意見階段。根據國家發改委的規定，新能源發電項目必須配套不低于10%的儲能容量，以確保上網電力的穩定性。但是，如果每個新能源場站都要自建10%的儲能裝機容量，也比較麻煩。所以，未來有可能出現一種商業模式，就是建立，共享儲能電站，這個區域內的各個新能源場站向它付費，用它的電能來調峰調頻。儲能領域無論是電池制造還是集成能力，中國很快就會走到世界的前沿。儲能電站是干什么用的呢？它可以作為城市備用電源，在電網發生故障時作為緊急供電，給醫院、應急部門、通信設施、救援設施使用。另外，儲能電站也可以用作黑啟動電源，也就是在電網出現故障時，用它來驅動電網中的火電機組，恢復電網供電。目前的新能源電池賽道，主要有三類技術路線：鋰離子電池、鈉離子電池和氫燃料電池。最近，釩電池橫空出世。不光有項目落地，2022年發布的《十四五新型儲能發展實施方案》、《科技支撐碳達峰碳中和實施方案》，也都提到釩電池。7月以來，資本市場也在不斷升溫，釩電池概念股集體上漲。2022年10月，即將投入使用的大連儲能電站使用的是一種新的技術，全釩液流電池，也可以直接叫釩電池。釩是一種稀有金屬，全釩液流電池的原理是，不同價態的釩離子，在電解液中發生氧化還原反應，從而實現充放電。這座大連儲能電站，是目前全球規模最大的全釩液流電池儲能電站。釩電池是在1993年實現商業應用的，而鋰電池的商業化是在1991年。雖然幾乎同時起步，但隨后爆發的電池應用場景，恰好都有利于鋰電池，而不利于釩電池。這30年電池技術的最大應用場景是電子設備和電動車，它們對電池的要求是體積越小越好，這是鋰電池的長項，卻恰恰是釩電池的致命弱點。鋰電池的電池能量主要儲存在固態的電極材料中，而釩電池的電池能量直接存儲在罐裝電解液中。液體本身就比固體更占地方，再加上，電解液的外部還有兩個結構，輸送泵和電堆，這樣一套組合才能完成充放電，所以釩電池的塊頭特別大。釩離子的溶解度比較低，電解液無法達到理想中的高濃度。現在鋰電池的能量密度在每千克80-300瓦時，釩電池的能量密度只有每千克12-40瓦時，要存儲相同的電量，釩電池的體積得是鋰電池的5倍。儲能時代的到來，儲能需求爆發，各地都在建儲能電站。儲能電站有的是空間，釩電池體積大就不是問題了。鋰電池充放電過量、短路、擠壓，都可能導致電池過熱，發生意外事故。釩電池，正負極電解液都是不易燃的，常溫常壓運行，不會發生燃燒和爆炸。鋰電池的充放電次數有限，一般在1000-4500次。每次充放電過程中，鋰電池除了化學能轉化，還會產生物理形變，當電解質完全變成固態，鋰電池就作廢了。釩電池在使用中不會發生物理變化，電池容量的損耗很少。就算電池使用太久，性能下降了，也可以通過修復電解液活性來恢復性能。釩電池的壽命往往在10年以上，可以充放電15000次以上，是鋰電池的3倍以上。當前釩電池的初裝成本是鋰電池的2倍，但放到全生命周期來看，釩電池的成本已經低于鋰電池。鋰電池的電池組由大量單個電池組成，隨著充放電的進行，單個電池的內阻、荷電狀態、溫度等會發生不同程度的變化，每個電池的情況不一樣，這對大規模部署提出了很高的技術要求。而釩電池的電解液和電堆是相互獨立的，雖然比較占地方，但這種 解耦設計 卻很適合發展大規模電池組。只要增加電解液就能增加電池容量，增加電堆就能提高輸出功率。釩電池能方便地合成大規模電池組，存放電量達到十萬度級別。全球鋰資源中，約有一半以上在南美洲的鋰三角區，中國鋰資源儲能只占全球總儲量的7%，高度依賴進口。目前全球探明的釩礦儲量為2400萬噸，其中，我國的儲量是950萬噸，占40%，位居世界第一。安全高、壽命長、易擴展、儲量大，釩電池在儲能場景中完勝鋰電池。
來源：老王和你聊電氣
原文始發于微信公眾號（光伏產業通）：儲能，光伏的黃金搭檔
