就在中国锂电志得意满之时,钒电象一头公牛冲进了我国瓷器店。
刚刚过去的9月,对中国储能市场发展来说可以或许没有意义进行重大。9月29日,由中国社会科学院大连化学学习物理技术研究所等团队合作共同积极参与的百兆瓦级大连液流电池储能调峰电站进入并网调试最后一个阶段,预计10月中旬正式工作投入资金使用。该电站是国家首个100MW级大型电化学储能国家经济示范工程项目,也是我国迄今为止全球功率最大、容量达到最大的液流电池储能调峰电站。
同年9月,湖南宏平100 MW/400 MWh长期全钒液流储能电站项目签约,总投资6.8亿元。 预计2023年6月底完成满负荷并网运行,新疆察布察尔县境内首座GWh级全钒液流储能电站将开工建设。 该项目计划于2023年底完成并网,收集CNEN首个GWh级全钒液流电池储能系统。
简而言之,过去一个月,中国的钒电力市场迎来了集中爆发。
敏感的资本市场长期处于风口浪尖。 两个月前,钒电池极板突然发生变化,并迅速引领市场。 从7月到7月21日,钒电池概念指数收于1924.42点,上涨了35%。 领先钒钛股16个交易日股价上涨一倍,攀钢钒钛15个交易日上涨至96%,振华股一个多月时间股价几乎翻了一番。
不过,经过进行一轮市场大涨导致之后,钒电板块的个股信息大多企业进入到了大幅回调阶段。目前,钒电概念的26只股票中,还保持不断上升发展通道的仅有ST海越、银龙股份。那么,这一轮大规模钒电投资会成为钒电板块公司个股的转机吗?
谁能替代锂电?
这个问题确实很难回答,但钒电将成为新能源市场的新宠并非毫无根据。
不久前,国家能源局(NEA)于6月29日发布了《电力生产事故预防二十五条关键要求(2022年版)》(征求意见稿) ,明确规定中大型电化学储能电厂不得使用三元锂电池、钠硫电池,不得逐步使用动力电池。
这意味着三元锂等电池将被排除在大规模储能之外。
稍微进行普及教育一下生活常识,三元材料锂电池提供能量分布密度是磷酸铁锂电池作为能量信息密度的1.7倍,在低温环境状态下,磷酸铁锂电池充放电的下限值为-20℃,而三元锂电池的下限值为-30℃。但三元材料中镍钴铝18650电池可以超过180℃就会自加热,起火后很难通过控制,而磷酸铁锂材料到250℃才会不断发生反应放热问题现象。
小事故是,一家国内电动车制造商在回答电动车自动点火问题时,不脸红,不跳着说自己家里的电池不会自动点火。 我不知道它是从哪里来的!
锂电池发展中存在两个核心问题。首先是资源安全。根据公开数据,中国2021年锂产量为510万吨,占全球总量的5.6% ,150万吨,占全球总量的6.8% 。
换句话说,中国的锂资源还不是很丰富,新能源的命脉还不能主要控制在我们手里。目前,我国锂原料供应仍高度依赖国外,65%的锂原料需要进口。后果已经开始显现——在过去的一年多时间里,碳酸锂的价格暴涨了10倍,处于价值链中下游的企业,比如汽车厂商,都在为上游的矿主打工,承受着巨大的成本压力。
除此影响之外,锂电池的安全管理问题也日益发展凸显。据不完全信息统计,2011年至2021年的10年间,全球经济至少可以发生34起储能电站设备起火引起爆炸导致事故。其中,日本1起、美国2起、比利时1起、中国4起、韩国26起。
其中,32起事故均与锂电池有关,26起为使用三元锂离子的储能电池,2起为磷酸铁锂电池,4起为未披露细节的锂电池。 另外,钠硫电池事故1起,铅酸电池事故1起。
由于近年来光伏和风力发电的迅速发展,这些能源实际上对发电厂并不友好。除了一般的核电和火电外,其他电力来源,如水电、光伏、风电等都是“垃圾电”.由于波峰和波谷的存在,对电网的安全性有很大的影响。因此,迫切需要大规模储能来支持新能源的发展。
这使得整个储能行业迫切需要寻找替代能源,钒电池呼之欲出。
商业化的初级阶段
钒电池全称是全钒氧化技术还原液流电池。其原理是利用钒氧化物与电极进行接触社会发生以及电化学行为反应,使化学能转换为电能。钒离子作为电解液主要含有化学能,钒电池储能系统可以将其储存在储罐内,利用需要外接的泵,将电解液从储罐压入电池堆体内,使得不同电解液平行流过工作电极材料表面并发生改变电化学免疫反应,从而能够完成钒电池储能系统的充电或放电。
优势显而易见。 首先,我国钒资源丰富。 截至2021年底,全球钒金属储量达6300万吨。 其中,我国钒储量约950万吨,占39%,居世界首位,产量占世界总量的68%。 澳大利亚、俄罗斯和南非分别占25%、21%和15%。
换句话说,供应源我们可以完全掌握在自己手中,这远远不能与锂相比。
其次,几乎100%的钒可以回收。预计钒电池充放电次数可达15000次,一个钒电池储能电站可使用20年左右。一万五千次。什么概念?等于超利用率,所以钒价不具备像锂价那样暴涨的基础。
更加让人激动的是安全性。全钒液流电池的水基电解质特性发展使得其不会影响发生燃烧和爆炸,同时提高电池的功率和容量彼此相互独立,可以选择通过信息添加钒电解液的容量即可以做到理论容量的扩充,这就需要决定了其在大容量装机规划上依然存在安全性具有较高。这恰恰是中国现在使用多种新能源汽车电池的最大痛点。
事实上,中国早在80年代末就开始研究全钒液流电池技术。 1995年,中国工程物理研究院开发了500W、1kW的电解质溶液制备和导电塑料成型专利样机。
据国际能源机构(IEA)预测,到2050年,全球储能市场将达到数万亿美元,中国储能产业的市场规模也将达到数万亿元。其中,根据中国“新能源汽车产业发展规划”和电池产业最新数据,钒电池风能储能设备和城市调峰储能设备的市场规模约为1.6万亿元。到2025年,如果钒电池能量输送成本降低到2.5元/小时,市场空间可能达到404亿元。
肯定有好奇的投资人会问,这么好的东西为什么现在才开始大力发展。事实上,任何事情都有积极和消极的一面。
钒电也有其明显的缺点。核心技术问题是一个能量密度相对较低。钒电池系统能量密度仅为12-40Wh/kg,其钒电池的容量也仅有锂电池的70%-75%。这就容易造成钒电池体积大,即便相同能量钒电池企业所占体积是锂电池的3-5倍,直接影响导致公司运送困难,而且已经不适用电动新能源汽车通过这种发展小型的工作生活场景。
但钒电池优于铅酸电池。 在充放电能量转换方面,钒电池的效率比锂电池高70%-75%,但远高于铅酸蓄电池的45%效率。
另一个问题是巨额投资。钒电池的初始安装成本约为锂离子电池的两倍以上,项目总投资将在3.8 -6.0元瓦时。由于初始成本较高,2小时蓄能系统中的钒电池经济性较差,而4小时蓄能系统中的钒电池和锂电池经济性差别不大。主要原因是钒电池的单位投资成本低于锂电池。这也意味着钒电要大力发展,必须规模化发展。
总的来说,钒电池还处于商业化初期,应用场景有限,是新能源发展的有益补充。未来,随着技术的创新,钒电池的能量密度和容量将得到解决,使钒电池不仅可以应用于大型储能电站,还可以应用于电动汽车的小规模应用场景。也许到那时,钒电会迎来真正的井喷发展。