8月22-24日，由國家電投&融和元儲、新型儲能產業聯盟、風光儲百人會、中國風光儲網等單位聯合主辦的2022中國國際光儲充產業大會（簡稱：金磚光儲充論壇）在常州香格里拉大酒店圓滿閉幕。本屆大會設置“論壇峰會+展示臺展示”，既有企業細致入微的分析，也有行業專家為市場發展提出的設想與方案，助力落實國家提出的“碳達峰、碳中和”戰略目標要求，積極助力構建“雙循環”新發展格局。
 

國家電投 北京和瑞儲能科技有限公司總經理王含出席論壇并發表主題演講——《發電側儲能技術應用需求與案例解析》。

 

 

大家好！很高興來跟各位分享一下我們在發電側儲能的一些觀點和想法。我來自于國家電投集團中央研究院下屬的北京和瑞儲能科技有限公司。

 

首先介紹一下發電側儲能的背景，前面有幾個方面的專家都已經介紹過關于現在的“雙碳”目標，碳達峰、碳中和以及新型電力系統的特點等等。

 

總結一下，發電側目前儲能技術的發展趨勢。我們經過分析認為，在發電側儲能到底需要什么樣的儲能技術，主要有四個點：

 

一，高安全性。

 

二，低成本。最近一年到兩年時間，鋰電池成本一直在上升，但是發電側目前整個商業模式沒有特別明確的商業模式，誰成本低就上誰，現在是這樣的模式，我們肯定希望把技術成本做得越低越好。

 

三，高可靠性。因為涉及到跟發電側以及電網匹配，所以運行維護要盡量少。最早2017年的時候，我們談發電側儲能的時候，其實很多人都會談到自己的儲能系統的特點叫“無人值守”，很多人都會提到，相信2017年開始做儲能的都知道。現在我們發現，“無人值守”這個詞不再有人提了，都是出于鋰電池的安全性的角度考慮，所以現在很多人不提“無人值守”了，儲能電站最終一定需要人值守，但是這種情況下我們還是希望它的運行維護的量盡可能地少。

 

四，長壽命。現在雖然我們看發電側的儲能沒有特別好的商業模式，所以用發電側儲能的時候，基本上是不怎么用的狀態。實際上我們的發電側儲能還是希望把它用起來，把它用起來之后，我們需要的是一個長壽命，真正地讓它發揮作用，比如平滑新能源上網，比如對電網進行穩定的支撐和安全性的考慮，我們還希望它是長壽命的，這是我們認為發電側對于儲能技術的要求。

 

現在我們發現，從發電側應用角度、儲能應用角度有兩個趨勢：一、在新能源消納方面用得越來越多，而新能源消納方面不僅僅是當天的消納，而且是跨季節的消納。新能源未來的消納進行了季節性波動性非常明顯的（變化），長周期的儲能需求不斷提升。二、電力系統的可靠性的峰值容量和靈活性的要求也越來越高。這兩種方向性的指向，最終決定了儲能時長的需求越來越長。這是我們對發電側儲能趨勢的判斷。

 

第二，長時儲能技術需求。

 

長時儲能目前情況什么樣子？它的需求是什么？如圖是長時儲能的定義，這個圖里已經去掉了可再生能源發電的出力的曲線，剩下的是純負荷的一條曲線。它的翻譯中叫“凈負荷曲線”，也就是說，已經去掉可再生能源出力之后所剩下的你還需要的靈活性電源的需求是多大，這是在一天的范圍內的需求。可以看出，它在當天里它的波動性是很大的，而這個需求量恰恰就是儲能的需求量。當把需求的峰值越往下削，削得越多的時候，我們布置更大規模儲能的時候，我們所需要的儲能時長越長，這個其實是最好的詮釋了長時儲能的需求。

 

從我們國家來看，儲能也已經邁入了四小時以上的時代，僅僅從發電側來說，對于大型的風光基地提出了兩個概念，一個是就地消納，一個是整體打包外送。無論哪一個，都需要長時間的儲能，如果只是一兩小時是不夠的。從政策角度，新疆的政策也提出了要配套4小時儲能，甘肅的政策也提出了獨立的調峰電站要求4小時，內蒙古如果上市場化的新能源，是強制配套4小時儲能。河北25個示范項目，第一批示范項目全部都是4小時，儲能已經邁入了長時間儲能的趨勢。可以看出，從電網的角度和新型電力系統的角度，其實它是需要的。但是為什么之前長時間儲能沒有大規模發展？因為它面臨著技術的瓶頸。

 

在用戶側我們也強調，包括今天說的電動汽車，國家層面也出臺了實施方案，在具備條件的工業企業和工業園區要挖掘新能源就地消納的潛力。對于工業園區來說，一個工業園區如果12小時倒班或者24小時倒班，需要長時間儲能的。

 

如圖，我們認為未來液流電池是最適合長時儲能的技術路線。這是美國電科院的圖，它代表了不同儲能路線它的技術場景。橫軸是儲能功率，縱軸是儲能時長。剛才黃老師也有這張圖，這里面長時間儲能的技術路線代表是抽水蓄能、壓縮空氣和液流電池，基本上就這幾種路線，可選擇性非常少。但是抽水蓄能和壓縮空氣它們受制于地理位置的限制，很難進行在各地布置，因為他們屬于物理儲能，所以響應時間也會受限。液流電池非常適合于大規模、長時間的儲能技術路線。我們認為，未來是可以大規模發展的。

 

液流電池的應用場景也比較廣泛。現在發電側跟新能源進行匹配，需要提到一點，其實液流電池跟鋰電池一樣，響應時間也是毫秒級的，也可以做火電的調頻，不是說不能做調頻，其實可以做，只是拿液流電池單純做調頻的話經濟性不好，如果調峰+調頻的話，經濟性就很好。當然還有孤島和偏遠地區的供電，沒有能量來源的時候，其實可以用液流電池進行的。還有就是核電，核電領域考慮到安全性，無法用鋰電池，液流電池有非常好的安全性，它可以減少核電調峰保障核電的安全運行，或者做應急電源等等。

 

用戶側包括“光儲充”，昨天開了閉門會在討論，液流電池儲能時長長，恰恰非常適合于“光儲充”的場景，但是要針對液流電池開發出小規模的小型化產品，應用于“光儲充”的場景。當然還有虛擬電廠，其實是離不開液流電池這種長時儲能的。

 

如圖未來的也液流電池市場空間預測，這里面我們選用了IEA和國家能源局的數據，按配套20%的儲能來計算，其中電化學儲能能夠占到50%，在電化學儲能里我們根據美國能源局的預測，液流電池能夠在電化學里面占到46%，未來不是鋰電池像現在這樣占比90%的情況，未來液流電池和鋰電池分別是各占一半的水平，這是美國能源局的預測。可以看出，從這些邊界條件來測算，液流電池在全球市場規模未來是將超過萬億的市場，在中國的市場規模將超五千億。

 

現在液流電池這個領域還有一些技術瓶頸，一個是成本。目前的成本有待下降，比如現在的關鍵部件，做鋰電池的產業鏈非常成熟，你想找電解液的廠家、膜的廠家、電極的廠家都非常容易，但是液流電池的話完全不行。就像現在我們膜的廠家可能全國不超過2家，電極的廠家全國不超過2家，還有一些特別核心的部件可能全國只有1家能做，這制約了整個產業的發展，也希望通過這個會議，呼吁有更多人能夠加入到液流電池整個產業鏈里來。今天上午我跟一個朋友聊，其實對于一個產業來說，真正做集成的，我們自己感覺最后做集成的其實是不賺錢的，最賺錢的其實是上游做材料的。

 

現在液流電池生產制造其實都還是偏手動化，還沒有完全進入到自動化的階段。即便國內做得最好的液流電池廠家目前也是半自動化的狀態，這也是目前制約液流電池降成本的一個因素。當然從美國的預測里看到，液流電池的成本能降到300美金/千瓦時，從我們自己公司的預測，未來能降到1500/千瓦時，我說的是EPC的價格。

 

第三，鐵-鉻液流電池。

 

液流電池的特點是高安全性，因為這里面用到的是水性溶液，不會著火，不存在著火的可能，這就是跟鋰電池最大的區別。其次，它是長壽命。它的電極不參與反應，所以它的壽命在科學界的定義里是無限次的定義，循環次數是無限次的，但是液流電池的缺點這時候也顯現出來了，能量密度比鋰電池低很多，不是一個數量級，所以它的占地面積會比較大。占地面積大這個事情我們做過一個測算，我們做到一百兆瓦、4小時的儲能電站的時候，如果鋰電池也做同樣大小的儲能電站的話，液流電池和鋰電池的占地面積其實是差不多的，液流電池不存在安全風險，所以沒有安全間距的要求，但是鋰電池不可以。第三是長時儲能，中間一個方塊是電池堆，左右兩邊是電解液儲罐，電解液儲罐可以把它想象成汽車油箱，裝多少油能跑多遠，裝多少儲罐、裝多少電解液儲能就能儲多長時間。現在最長的是儲30天，30天沒有任何外來來源，單純用它來儲能，這是它的特點。它的儲能不僅僅局限于4小時、6小時，可以進行更長時間的。中間的電池堆像汽車發動機，進行長時間儲能主要由于功率模塊和容量模塊進行了分開。其次，它的溫度適應性非常好。零下20度的環境下，都不會對電池造成任何影響，它不會像其他電池一樣，在低溫環境下性能會有影響。

 

很多人都知道全釩液流電池，全釩液流電池做得非常成熟，我們做的是鐵-鉻液流電池，不太一樣。為什么選擇鐵-鉻液流電池這樣一個路線，因為它的儲量非常大，鐵和鉻的儲量，僅僅是鉻的儲量就是120億噸，而釩的儲量在全球是6300萬噸，鋰的儲量是8900萬噸。從儲量角度可以看出，它的價格走勢是完全不一樣的。上面這些波動非常厲害的曲線，尤其近期波動的那條曲線，其實是近期鋰的價格走勢線，是飛升的狀態。中間藍色的尖峰是釩在2018年從5萬/噸，直接漲到50萬/噸，這些都是它的稀缺性所造成的，但是最底下紅色的線幾乎看不出來的就是鐵-鉻線，說明它的成本優勢非常明顯，因為它的資源非常豐富。

 

如圖是我們在北京的研發實驗室。目前我們已經具備了從材料，到短電池堆，到系統整體的測試能力。如圖是我們在山東濰坊的裝備制造基地，已經投產了，它每年可以生產五千臺30千瓦的電池堆。

 

這個技術最早是美國宇航局發現的技術，在這個技術之后他們遇到了很多瓶頸，所以后來他們把這個技術轉成了民用。我們現在已經解決了相關的技術瓶頸，比如我們現在做的電池堆，第二代電池堆已經達到了國際領先的水平，我們的電流密度已經達到140毫安/平方厘米，比之前要高很多，之前美國大概能到30毫安/平方厘米，現在我們已經做到140毫安/平方厘米。為什么要做這個電流密度，因為這樣的電池堆會非常小。如右圖45千瓦的電池堆，它的體積是原來30千瓦電池堆的二分之一，重量是原來的三分之一，這個就是技術進步所造成的成本下降，以及占地面積的下降，非常明顯。我們也打造了模塊化的產品，非常的安全可靠。

 

如圖是我們在河北張家口做的第一個示范項目。它是一個250kW/1.5MWh的項目，它是跟光伏匹配的，這是一個發電側的應用案例，目前已經運行兩年了，儲能時長我們特意設計了6小時，在光伏白天最好的時候全部儲起來，這是光伏最好的時候，也是電價最便宜的時候，晚上一次性6個小時把它放出去，這個項目已經運行兩年，而且張家口那個地區是極寒地區，雖然它離北京非常近，但是張家口從當年9月到第二年5月都是下雪的，都是零下的溫度，這種項目在這種惡劣環境下現在項目正常運行兩年了。

 

今年我們正在做的是電網側的應用案例，它其實是一個局域網，也是在一個極寒地區內蒙古，液流電池特別適合挑戰極寒地區以及極高溫地區。如圖是1MW/6MWh的項目，這個對液流電池來說也是一個里程碑式的項目，液流電池規模上兆瓦級是很有挑戰的，可能對鋰電池特別簡單，但是對于液流電池來說非常難。在這個區域我們也是一個源網荷儲一體化的項目，它有電解鋁，還有電源，我們給它配上相應的儲能，進行局域網的調度。

 

今年我們還在做一個10兆瓦/60兆瓦時的項目。包括示范項目投運，量產投產都獲得了《人民日報》和國資委的關注和報道。以上是我的分享，謝謝各位！