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九月二十七日,由國家電網(wǎng)有限公司發(fā)起成立的我國綜合能源服務(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)分會聯(lián)合舉辦的我國綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨云博會在北京釣魚臺國賓館隆重召開。當(dāng)天下午,在“儲能與綜合能源服務(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:
對一個從事技術(shù)研究的人來說,沒有什么比他所從事的技術(shù)發(fā)展到什么階段、有沒有未來、能不能對社會有用途更值得關(guān)注的了。作為從事全釩液流電池研究二十年老兵,有機(jī)會跟大家分享一下對這個電池的發(fā)展的觀點(diǎn)和認(rèn)識。也分三個話題。
一、儲能:電力發(fā)展產(chǎn)物、能源革命要
首先儲能不是時尚的東西、一個可有可無的,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)該指出儲能是大的產(chǎn)業(yè)、也是大的市場、也是國家能源戰(zhàn)略一個重要的支撐。
這個市場是非常巨大,比如說在2030年全球市場就可以達(dá)到2000億美元以上,這其中長時間儲能是重要需求,比如70%儲能需求是4小時以上,這個重要來源于可再生能源對化石能源的替代、以及可再生能源它本身波動性、隨機(jī)性所導(dǎo)致的。
我們講儲能這個概念是狹義的概念,因?yàn)閮δ苓@個概念現(xiàn)在比泛化,手機(jī)電池也叫儲能,我們講的針對電力需求大規(guī)模儲能,大規(guī)模儲能要求顯而易見兩方面,第一個方面安全可靠,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,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)模儲能一個手段、一種技術(shù),全釩液流電池它的特點(diǎn)重要有幾個方面:
1、安全,它是水體系本征安全,不是經(jīng)過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)模儲能,因?yàn)樗鼏卧?,一個電力做到幾十千瓦沒有問題,液流循環(huán),對熱的管理是天然的優(yōu)勢,再就是壽命長,循環(huán)壽命達(dá)萬次或者更高。
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),我一會兒再講?,F(xiàn)在看來它的天花板非常高,現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到,空間非常大。
4、資源豐富,它的重要資源、核心資源釩非常豐富,儲量巨大,每年產(chǎn)量足夠發(fā)展規(guī)模儲能技術(shù)。
所以全釩液流電池它應(yīng)該是滿足大規(guī)模儲能產(chǎn)業(yè)化比較理想的一種技術(shù)。它用作規(guī)模儲能可以滿足不同的儲能要,因?yàn)閮δ苡卸喾N要、多種形式,至少能量型和功率型,比如滿足重要大型可再生能源并網(wǎng)、調(diào)峰、用戶電價管理等,在這些方面,長時間大規(guī)模容量型的儲能它是最擅長、最合適,其他也能做,就沒有那么突出比較優(yōu)勢。
我國擁有最豐富的釩資源,釩資源不是稀有元素,到處都有,分布很大沒有地域限制,很多地方都有。
我國探明釩資源占全球的一半以上,重要有幾個來源:第一個來自液晶副產(chǎn)品,70%以上釩都是這個來源;第二個來源是煤礦,這個量特別大特別豐富;第三固廢的回收、電場一部分爐渣灰、還有船用的重油渣、還有煉化催化劑的回收這個量比較大,每年可以獲得釩達(dá)到1萬噸以上,甚至達(dá)到兩三萬噸都是有可能的,關(guān)鍵這種來源有可能非常非常廉價、經(jīng)濟(jì)性特別好的來源。
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、正在執(zhí)行或者已經(jīng)執(zhí)行的一些項(xiàng)目。這里我們也舉一些已經(jīng)做的電站例子。
第一個就是日本住友電工,它是最早工程化開發(fā)的,至今已經(jīng)有30多年,北海道這個項(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。
第二個例子就是北京普能,在2011年的時候投運(yùn)的風(fēng)光儲輸示范,以及最近棗陽第一期項(xiàng)目,當(dāng)然在國外做了大量海外項(xiàng)目。國網(wǎng)南瑞是國網(wǎng)從事電池研究的機(jī)構(gòu),無論技術(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,成功沒有什么問題,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)
在我們國家研究基本有幾個模式:第一個亂研究沒有目標(biāo);第二個就是以發(fā)論文為導(dǎo)向的研究;第三個以問題為目標(biāo),把問題解決的研究,應(yīng)該講全釩液流電池這個研究重要體現(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)備相同穩(wěn)定工作,住問題的概率足夠低,另一個成本,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),超過了我們業(yè)內(nèi)每個人想象,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)沒有不可逾越難關(guān)或者瓶頸。
從技術(shù)發(fā)展軌跡來講,工作電流密度是綜合表征也代表一個水平,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)未來會達(dá)到更高,達(dá)到300毫安/平方厘米以上,這種發(fā)展速度對其他電池來說很難有的的狀態(tài)。
儲能成本演化分析,關(guān)于成本是我們技術(shù)工作者優(yōu)先關(guān)注的一個點(diǎn),這方面都是作為重要的一個工作內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)性評價,每年或者一按時間對它重新評估、進(jìn)行整理,這是我們最近計算結(jié)果。
現(xiàn)在鋰離子電池一度電成本大概2000元左右,關(guān)于全釩液流電池假如達(dá)到200毫安,4小時接近2000元,進(jìn)一步發(fā)展6小時都會低于2000元,成本下降還是非常明顯,還是指日可待的。
這是國內(nèi)某個公司進(jìn)行相關(guān)分析,也可以看出短時間內(nèi)成本可以跟鋰離子電池成本一致,比如在一兩年內(nèi),六小時系統(tǒng)成本預(yù)計低于鋰離子電池。產(chǎn)業(yè)鏈基本形成,或者說形成初步產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)過最近幾年發(fā)展,比如電堆與系統(tǒng)集成,北京普能、國網(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、遼寧科京等。
建立初步的標(biāo)準(zhǔn)體系,包括國家標(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,還有國際標(biāo)準(zhǔn)。正在突破釩源問題,因?yàn)?0%釩用在鋼鐵冶金上,那個是固有的“江湖”,沒有進(jìn)一步推動全釩液流電池向前發(fā)展的動力,因?yàn)槟莻€“江湖”利潤是封閉循環(huán)很好。
所以我們有一個原則或者策略,就是“再造江湖”解決增量問題,這方面有很多實(shí)際動作,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,近期還能達(dá)到萬噸級。國網(wǎng)南瑞推動融資租賃,上海電氣向上游延伸,湖南銀峰專注石煤釩源。
這個圖是幾天一個事件,意義除了解決釩源,利用阿克蘇當(dāng)?shù)刭Y源解決生產(chǎn)問題,地方上把能夠做的儲能都加上,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爭定位問題,我認(rèn)為根本不存在競爭,因?yàn)閮δ苄枨蠖鄬哟巍⒍囝愋?,不同大小,不同技術(shù)各有優(yōu)劣式,比如鋰離子電池成本已經(jīng)做的很低,技術(shù)充分成熟,也可以做比較大的規(guī)模,相對全釩液流電池來講,鋰離子電池規(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,我們在這里再補(bǔ)充提醒大家思考幾個方面問題,因?yàn)槲覀冋诎褍δ墚a(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)常聽到一些火災(zāi)、事故等等,當(dāng)然韓國火災(zāi)是比較典型,可能在管理上有問題,無論怎么說大約有1000座左右的儲能電站,在不長時間之內(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%,這個太高了,應(yīng)該是驚人的高,不允許的。
電動汽車最近這些年發(fā)展起來,就在幾年前出問題概率應(yīng)該是千分之一,傳統(tǒng)燃油車是千萬分之幾,什么概念?天天跟汽車打交道,受到汽車傷害風(fēng)險跟我們差多少?百分之零,做到絕對安全。我們儲能要安全、電力系統(tǒng)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??偟膩碚f,大規(guī)模儲能系統(tǒng)出問題概率應(yīng)該比較低。
三、總結(jié)與展望
最后一個話題,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)
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