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    實現電池能量存儲的方式有哪些?

    鉅大LARGE  |  點擊量:292次  |  2019年12月25日  

    摘要
    沒有人懷疑儲能的未來前景,但現在卻少有人愿意為它買單,最重要的原因之一貴!北京百能匯通科技有限公司總經理陸克直截了當地說。 如果不是幾年前選擇回國創業,從哈佛大學肯

    沒有人懷疑儲能的未來前景,但現在卻少有人愿意為它買單,最重要的原因之一貴!北京百能匯通科技有限公司總經理陸克直截了當地說。


    如果不是幾年前選擇回國創業,從哈佛大學肯尼迪政府學院畢業的陸克,可能還在美國紐約聯合國總部做著一份穩定的顧問工作,然而他卻選擇了另一條道路。在聯合國,你一眼就能看到20年后的自己,陸克笑著說,但我是一個理想主義者。


    這個1975年出生的海歸創業者身上的確滲透著些許理想主義的氣質。他會講述2004年前中國國家主席胡錦濤與前聯合國秘書長安南會面時討論新能源問題的熱烈場景;也會引用《第三次工業革命》作者里夫金(JeremyRifkin)中對儲能的展望:未來通用目的的儲能技術很快會改變我們的歷史。


    但陸克同時強調:儲能是世界難題,而我們在挑戰世界難題。話語中既有對堅持的認可,也暗含著隱約的不確定性。


    儲能行業的現實并不如理想中的美妙。據中關村儲能產業技術聯盟項目庫的不完全統計,全球儲能項目在電力系統的裝機總量截至2013年10月僅僅約為726.7MWH(不包含抽水蓄能、壓縮空氣儲能及儲熱),美國占比45%。相比之下,中國僅在2013年新增的光伏裝機就達到12GW,新增風能裝機則達到約16GW。毫無疑問,在全球范圍來說,這是個剛剛開始萌芽的市場。


    從公司角度看,盡管從本世紀初開始,進入儲能行業發展的創業公司前赴后繼,但卻多數維持著慘淡經營,或者半途而終。


    就在今年1月下旬,美國得州一家專注儲能設備提供和清潔能源管理的創業公司極限能源(XtremePower)宣布因資金鏈斷裂而申請破產保護。據媒體報道,該公司賬面上僅剩3.4萬美元現金,負債1,000萬美元,而此前它已經完成12個清潔能源相關的儲能項目,累計裝機容量達60MWH。


    在陸克看來,高成本是橫在儲能產業發展面前的一座大山。毫無疑問,需求存在:2012年中國由于電網容量等問題直接浪費的風力發電電量就達200億度;美國的峰值電價是谷值電價的30倍以上,中國的峰值電價是谷值電價的3-4倍,通過儲能來進行峰谷價差的交易,其市場空間廣闊。


    然而,目前化學儲能的平均充放電成本在1.5元/千瓦時/次高出電網的峰值電價,因而,這種原本雪中送炭的需求變成了錦上添花的東西成為沒有對應支付能力的、無意義的需求,陸克說,而這正是百能突破的核心。


    2008年2月,百能匯通的前身匯能公司成立,陸克作為創始人之一加入。百能匯通是專注鋅溴電池研發、制造的公司,它與業內另外一家名聲更大的液流電池供應商普能有著深厚的淵源。2007年成立的普能同時在全釩電池和鋅溴電池兩個方向研發,并得到天使投資人江南春300萬美元的資助。


    在公司準備進一步融資前夕,為了讓融資金額最大化,普能和匯能分別獨立融資發展,普能專注全釩電池,匯能聚焦鋅溴電池。


    實現能量存儲的方式很多。從技術角度分類,儲能技術可以分為物理儲能(如抽水儲能、壓縮空氣儲能)、化學儲能和電磁儲能3大類,其中化學儲能是近年來發展最快的領域?;瘜W儲能同樣是個龐大的家族,包括鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鋰離子電池、超級電容器等等。中國電池網,最具價值的電池行業垂直門戶,www.itdcw.com。


    然而,根據各自的特點,它們適用的領域也各不相同。例如,超級電容、鋰離子電池偏動力型,更適用于按分鐘進行短周期充放電的應用領域;而液流電池則是涓涓細流型,更適用于按小時進行長時間充放電的較大型儲能項目,比如電網的調峰調谷、風能、太陽能穩定上網的配套緩存、微電網等。


    全釩電池和鋅溴電池都屬于化學儲能中的液流電池。從2012年9月美國能源局與美國電科院聯合發布的儲能項目比較數據來看,全礬電池與鋅溴電池的性能指標相當。但從度電成本上來看,鋅溴電池更具優勢這主要源于鋅溴電池在原材料成本方面的優勢。


    但事實的發展卻并非如此,短短幾年,中國的釩電池廠商已經快速發展到10多家。這主要是因為釩電池的產業鏈條比較成熟,進入電池集成領域較為容易;而鋅溴電池從材料研發到工藝的技術門檻都很高,所以進入者較少。百能匯通總工程師孟琳說,他是公司的創始團隊成員之一。


    專注全釩電池的普能就走了一條電池集成的道路。2009年初,普能以極低的價格蛇吞象式地收購了因資金鏈斷裂而破產的全球最大礬電池生產商加拿大VRB公司(VRBPower),此后陸續引入包括多家著名投資機構累計3,200萬美元的融資,并由此在全球液流電池領域占據了一席之地。


    百能匯通成立伊始也曾考慮過做鋅溴電池集成,但很快轉變了方向。一方面集成出來的電池成本太高;另一方面鋅溴電池的核心隔膜材料技術為日本旭化成公司(AsahiKaseiCorp.)獨家掌控,他們拒絕為中國公司供貨。陸克回憶說,百能匯通是被逼上了自主創新的道路。然而,從配方到工藝流程,再到工藝設備,這一徹底自我研發道路的選擇意味著5年多時間的漫長投入。


    北京通州中關村科技園里的一幢獨立3層辦公樓是百能匯通現在的生產基地、研發中心和辦公場所。在人數最多時,北京百能僅研發人員就達到了100多人。鋅溴電池的研發是一個跨越7大學科的復雜體系,每個方向都需要一些經驗豐富的帶頭人。陸克解釋說。


    這是百能內部一場挑戰極大的鋅溴電池成本瘦身運動。從電池隔膜、極板、電解液,到設備生產線、電池管理系統等等,要降低成本到極致,就不能放過任何一個可能增加成本的環節。我們不僅要做基礎研究,還要做產業化;我們不是在做一個作品,而是要做出可以規?;a的產品,并且成本要降低到以往的1/3。陸克說。


    隔膜是鋅溴電池中最核心的部件之一。目前全球第一大鋅溴電池生產商ZBB能源公司(ZBBEnergyCorporation,NYSE:ZBB)生產的鋅溴電池中,隔膜的成本大約占電池總成本的40%,而他們的隔膜正是采購于旭化成公司。要研發出自己的隔膜,必須從材料配方開始。這不像寫一段程序那樣輕松,可以直接通過運行檢驗哪里有問題,這是一項耗費時間、精力的基礎研究,必須反復嘗試和探索,在千萬次測試中找出最合適的配方。陸克說。


    最終百能做出了自己的電池隔膜。經第三方權威機構檢測,性能指標與旭化成公司不相上下,某些指標甚至更加出色。最為關鍵的是,隔膜成本降低到外界采購的1/3到1/4。


    電解液是電池成本中另一個重要構成。以往鋅溴電池生產商基本通過以色列化工采購,每噸的價格需要1萬多美元。通過自己研發配方,百能將電解液成本節約了一半。我們的設備生產線全部是自己設計的。孟琳頗為驕傲地說。通過工藝改進和優化,百能的電池部件生產不僅簡化了生產步驟,降低了成本,還確保產品規?;a時的高度均一性。


    經過5年多研發,去年第三季度,百能匯通終于打通整個鋅溴電池產業鏈條上的所有環節完全掌握自主知識產權,將產品成本做到了不到競爭對手的1/2。如果不付出這樣的時間和代價,我們永遠不知道如何大幅度降低成本,而我們的競爭對手們仍然在走著高成本的集成道路。陸克強調。


    不過,陸克并不滿足。根據美國電力研究院的數據,利用均化能源成本(levelizedcostofenergy,LCOE)的方法計算,儲能產品的價格只有在300美元/千萬時以內才具備商業價值這與當前儲能產品的價格相差甚遠,全礬電池的市場售價目前超過7,000元/千瓦時,而ZBB鋅溴電池在中國建立的合資企業的售價則在6,000元/千瓦時。


    這一高昂的成本和價格讓儲能廠商處于發展的尷尬境地。在紐約證交所上市的ZBB公司,長期處于虧損的狀態,目前股價已經跌入1美元以下;而更多的儲能公司為了搶占市場,不惜長期虧本擴張,其風險是一旦資金鏈條斷裂,則陷入破產的邊緣。


    與競爭對手不同,因為突破了產業鏈上的所有技術瓶頸,我們完全可以利用規模優勢來進一步大幅降低電池成本,預計到2015年,我們的電池成本將達到300美元/千瓦時以下的目標。根據我們的估算,在電池的整個生命周期里,分攤后的度電成本將可以達到0.46元/千瓦時。陸克說。


    顯然,從分攤成本的角度來看,電池的穩定性是另一個核心技術要素。目前,百能匯通的滿負荷年產能為10MW。一旦市場需要,我們具備快速擴產的能力。陸克表示。


    然而,如何喚醒儲能市場可能是擺在陸克面前的最大挑戰而這并不是一兩家公司可以應對的問題。截止到目前,中國政府并沒有任何針對儲能領域的補貼措施或形成文字的支持政策,儲能的發展仍然處于項目試點的階段。


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