鋅鐵液流電池準(zhǔn)備好了嗎？

國(guó)家能源局日前公布了第三批能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備（項(xiàng)目）名單，共計(jì)58個(gè)技術(shù)裝備（項(xiàng)目）入選，儲(chǔ)能領(lǐng)域入選8個(gè)，涉及固態(tài)電池、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、壓縮空氣、重力儲(chǔ)能以及高壓級(jí)聯(lián)直掛式儲(chǔ)能系統(tǒng)。

??其中，小眾技術(shù)路線——鋅鐵液流電池成功入選，引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。緯景儲(chǔ)能聯(lián)合創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)葛群在接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)表示，鋅鐵液流電池具有絕對(duì)安全、長(zhǎng)壽命、低成本、綠色無(wú)危廢、易部署等優(yōu)勢(shì)， 符合新型電力系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能電池安全、長(zhǎng)時(shí)的根本要求，“鋅鐵液流電池已具備產(chǎn)業(yè)化能力，爭(zhēng)取3年內(nèi)將其度電成本下降至0.2元?！?/p>

工廠加緊生產(chǎn)

??走進(jìn)嶄新的生產(chǎn)車(chē)間，一條智能化生產(chǎn)線正有條不紊地運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)模塊預(yù)裝、自動(dòng)壓裝、試漏、擰緊系統(tǒng)等步驟，每20分鐘即可下線一臺(tái)鋅鐵液流電池電堆——這是記者在緯景儲(chǔ)能珠?！俺珿”工廠看到的場(chǎng)景。這是全球首個(gè)投產(chǎn)的吉瓦級(jí)液流電池工廠。

??鋅鐵液流電池是液流電池的一種，在液流電池家族中，全釩液流電池，鋅溴液流電池、鋅鐵液流電池等鋅基液流電池，鐵鉻液流電池是主要技術(shù)路線。其中，全釩液流電池商業(yè)化進(jìn)程最快，社會(huì)熟知度最高。鋅鐵液流電池是少數(shù)派，國(guó)內(nèi)僅有個(gè)別企業(yè)布局。

??“可以理解為將一個(gè)化工廠聚集在一塊電池內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，鋅鐵液流電池技術(shù)難度高、工藝復(fù)雜，涉及學(xué)科眾多。20世紀(jì)70年代，行業(yè)完成了‘0—1’的技術(shù)研發(fā)；2018年左右，實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主可控和關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化替代；2021年順利并網(wǎng)江西上饒光伏配儲(chǔ)項(xiàng)目，完成‘1-10’的過(guò)程；今年1月首條鋅鐵液流電池電堆智能產(chǎn)線啟用；3月完成A 輪融資；10月珠海工廠投產(chǎn)?！备鹑赫f(shuō)，緯景儲(chǔ)能在山東、湖北、江西、福建等地規(guī)劃和建設(shè)多個(gè)鋅鐵液流電池“超G工廠”，已具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展能力。

??截至2022年底，全國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)中，鋰離子電池儲(chǔ)能占比94.5%，液流電池儲(chǔ)能僅占比1.6%，看上去并不起眼。如此“大干快上”，是否過(guò)于激進(jìn)？

??“我們有兩點(diǎn)根本邏輯，一是技術(shù)本身的成熟度；二是技術(shù)的天花板。天花板足夠高，勢(shì)必有可觀的前途?！备鹑赫f(shuō)。

優(yōu)勢(shì)挑戰(zhàn)同在

??與鋰電池將電解質(zhì)儲(chǔ)存于電池內(nèi)部不同，液流電池的電解液儲(chǔ)存于電池堆外部容器，充放電時(shí)，正負(fù)極電解質(zhì)會(huì)分別循環(huán)泵入電池堆發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)完成后，電解液會(huì)被重新泵回外部容器還原成原來(lái)的狀態(tài)，照此循環(huán)往復(fù)。

??本征安全是鋅鐵液流電池最大的亮點(diǎn)。葛群指出，液流電池電解液是水系材料，不存在燃燒爆炸問(wèn)題。液流電池原材料在國(guó)內(nèi)儲(chǔ)藏豐富、不依賴進(jìn)口，尤其是鋅和鐵兩種常見(jiàn)金屬極易獲取且價(jià)格低廉。

??葛群進(jìn)一步指出，鋅鐵液流電池可以在零下55攝氏度至零下10攝氏度環(huán)境溫度下穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)可回收再利用，對(duì)環(huán)境友好?；诠β誓K和容量模塊的可解耦特性，容量模塊和功率模塊均可進(jìn)行獨(dú)立擴(kuò)容來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)規(guī)模和儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的調(diào)整，可在風(fēng)光電站、數(shù)據(jù)中心、5G基站等多場(chǎng)景靈活布置。

??據(jù)了解，液流電池在長(zhǎng)循環(huán)過(guò)程中，電解液中的反應(yīng)物離子更容易擴(kuò)散至電極表面的凸起處，形成不規(guī)則的鋅枝晶，最終刺穿隔膜，導(dǎo)致電池短路。因此，解決鋅枝晶問(wèn)題，一直是鋅鐵液流電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

??“目前，我們已經(jīng)徹底解決了鋅枝晶的形成和生長(zhǎng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)鋅鐵液流電池長(zhǎng)效循環(huán)運(yùn)行?！?葛群介紹，公司新一代儲(chǔ)能電池產(chǎn)品GP110，其使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，在100%DOD（放電深度）下充放電循環(huán)超過(guò)30000次。這意味著，鋅鐵液流電池具循環(huán)次數(shù)是鋰電池8000次的3倍以上。

降本是關(guān)鍵

??隨著新能源發(fā)電滲透率占比持續(xù)提高，對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求與日俱增。我國(guó)正在加快大容量、中長(zhǎng)時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)示范，推動(dòng)液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)熱、氫儲(chǔ)能等多種類別的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)。

??“儲(chǔ)能技術(shù)路線百家爭(zhēng)鳴，產(chǎn)業(yè)鏈要共同努力，提高社會(huì)對(duì)液流電池的認(rèn)知?！备鹑哼M(jìn)一步指出，鋅鐵液流電池還處于產(chǎn)業(yè)化初期，其關(guān)鍵任務(wù)是擴(kuò)大規(guī)模、降低成本。

??初裝成本高是制約液流電池規(guī)模應(yīng)用的一大難題。葛群認(rèn)為，裝機(jī)成本只能反映儲(chǔ)能相關(guān)設(shè)備的采購(gòu)價(jià)格，不能準(zhǔn)確反映出儲(chǔ)能設(shè)備的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，度電成本指標(biāo)更為關(guān)鍵。鋅鐵液流電池使用壽命長(zhǎng)，光伏生命周期只需配置一次，相比其他長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，其選址靈活、易部署、建設(shè)周期短?！半娏p耗成本、運(yùn)維成本、安全成本，都是影響儲(chǔ)能度電成本的核心要素，要從技術(shù)迭代、智能制造、精益管理等方面著力，依托規(guī)?；a(chǎn)效應(yīng)，進(jìn)一步降本增效。”

??根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2025年液流電池市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到40吉瓦時(shí)以上；2030年將達(dá)到接近70吉瓦時(shí)?！艾F(xiàn)階段訂單遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)量?！备鹑号袛?，儲(chǔ)能是一條萬(wàn)億級(jí)的新賽道。根據(jù)市場(chǎng)公開(kāi)數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，到2025年，我國(guó)僅源側(cè)儲(chǔ)能設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1.5萬(wàn)億元；到2030年，將達(dá)到12萬(wàn)億元。