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    C轮,40亿!锂电储能“杀手”来了

    2024-01-29 14:52
    储能严究院
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    前言

    在新能源领域,中国已经成为了光伏、风能发电强国,关键零部件出口占据了全球贸易的主要份额。如今,新型储能作为新能源未来发展的关键支撑技术,备受行业头部企业、产业资本以及创投机构的追捧。

    新型储能是指除传统抽水储能技术之外,以输出电力为主要形式的的储能技术项目,通常具有建设周期短、选址相对灵活、调节能力强,与新能源开发更加匹配等优势。

    国家能源局科技司副司长刘亚芳分析指出,新型储能有物理储能与化学储能两大类别。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气、飞轮储能、重力储能、相变储能等;化学储能主要包括锂离子电池、钒液流电池、铁铬液流电池、钠离子电池以及氢(氨)储能等多种技术路线。

    2020年,伴随“十三五”规划的完成,中国新型储能技术实现由研发示范向商业化初期的过渡,而在随后的短短三年间,中国储能行业进入爆发期。

    2023年,中国新增新型储能项目数量(含规划、建设中和运行项目)已超2500个,较2022年增长46%。

    来自国家能源局的最新数据显示,截至2023年底,全国已建成投运新型储能项目累计规模达31.39GW/66.87GWh,平均储能时长2.1小时。2023年新增装机规模约22.60GW/48.70GWh,较2022年底增长超过260%,近10倍于“十三五”末装机规模。

    当下,种种“疯狂”行业现状不由让人思考:储能技术到底价值何在?新型储能技术的发展为何能够吸引如此多的关注?市场对于新型储能技术的需求,到底是什么?“钠电”“锂电”等热门技术路线,未来谁主沉浮?

    储能严究院将为您逐篇解析,揭开新型储能技术的面纱,共同探讨新型储能技术的未来趋势。

    本期为储能戈尔迪之结系列第三篇,聚焦铅炭储能。

    文 / 马沙沙 编辑 / 杨倩来源 / 储能严究院头图来源 / DALL·E

    新型储能赛道正呈现井喷之势,百花齐放的技术路线中,铅炭电池「出镜率」并不高,却也拥有着不容忽视的地位。

    国家能源局1月25日公布的最新数据显示,截至2023年底,全国已投运锂离子电池储能占比97.4%,铅炭电池储能占比0.5%,压缩空气储能占比0.5%,液流电池储能占比0.4%,其他新型储能技术占比1.2%。可见,铅炭电池在锂离子电池之外的储能路线中,成为“最佳平替”之一。

    早在2023年7月,中国工业和信息化部、国家发改委、商务部印发的《轻工业稳增长工作方案(2023~2024年)》提出:围绕提高电池能量密度、降低热失控等方面,加快铅蓄电池、锂离子电池、原电池等领域关键技术及材料研究应用。大力发展高安全性锂离子电池、铅炭电池、钠离子电池等产品,扩大在新能源汽车、储能、通信等领域应用。

    在该方案中,铅炭电池地位也仅次于锂离子电池。

    就在2023年11月12日,铅炭电池储能公司太湖能谷完成C轮数亿元融资,估值达到了40亿元,成为铅炭储能领域数一数二的独角兽企业。

    2024年,铅炭电池会成为储能赛道又一个蓄势待发的引爆点吗?

    01两大卖点:安全与低成本

    铅炭电池和铅酸电池类似,正极材料使用二氧化铅、电解液使用硫酸溶液,但在负极材料中,铅炭电池引入了碳材料,比如石墨、活性炭、石墨烯等物质。

    碳材料的加入,能够有效抑制电池负极材料在大电流放电时出现的硫酸盐化现象,从而提高电池在高倍率部分荷电态性能。因此,相比传统铅酸电池,铅炭电池具有更大的充放电功率、更长的电池循环寿命,即“改良升级版”铅酸电池。

    早在2007年,铅炭电池就已经在动力领域实现商业化应用了,比如用于通信、两轮电动车等产品中,以及船舶启动电池。与此同时,铅炭电池也很早就有了储能场景的应用,比如被置于UPS电源中,是一种常见的备用电源。

    然而可惜的是,由于能量密度不高,自2021年锂离子电池兴起之后,铅炭电池既没有成为动力电池的主流路线,在储能技术领域也没有吸引足够的关注,反而变成了一类小众技术路线。

    转机发生在2022年,彼时,锂离子电池储能电站的安全事故频发,引起行业反思。国家能源局随即发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》并着重指出:中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池。同时,还规定锂电池储能电站不能设在人员密集的场所,也不得设置在有人居住或者活动的建筑物内部或者地下空间。

    铅炭电池,则重新登上储能指导目录。由此,安全成为了铅炭电池最大的新卖点。

    相比锂离子电池,铅炭电池采用无机电解质溶液,无易燃物,不易发生自燃、爆炸,且温升过程时间较长,不易发生热失控,且更容易被电池管理系统监控管理,装置时再加上阻燃的电池壳,安全性可以得到很好的保证,适合装置在中心城区电网侧或者人多的区域。

    除此之外,低成本,也是铅炭电池受到资本青睐的优势之一。

    铅炭电池的低成本展现在两个方面。一方面,是铅、碳等原材料具有较低的成本优势。据网络公开信息分析,应用于储能领域的铅炭电池建造成本约为0.35元~1元/Wh,而储能领域锂离子电池的建造成本约为0.8元~2元/Wh。另一方面,铅炭电池的正负极材料、电解液均可回收,且回收技术已经非常成熟,回收率可以高达99%,这使得铅炭电池储能的全生命周期环境负荷相比锂离子电池储能大幅降低。

    此外,在储能电站的建设中,使用锂离子电池时,必须要使用独立仓存放,并且锂离子电池储能柜之间的间隔不得小于3米。而铅炭电池对储能柜间距紧密度的要求较低,可以小于1米,还支持叠层安装——这样可以大幅减少安装空间。可见,铅炭电池不仅不易自燃,安全性能高,可以安装在不适合放置锂离子电池的储能场景中,比如人口密集场合;在地价较贵、空间受限的储能场景中,铅炭电池也展现了显而易见的空间成本优势。

    得益于此,近年来,已经落地投建的铅炭电池储能项目普遍单体装机规模超过100MW——大容量,也成为了铅炭电池储能项目显著的特征。

    长兴太湖能谷副总裁周群在接受《中国能源报》采访时曾指出,“单体装机规模百兆瓦级的铅炭电池储能电站已不罕见,最大项目装机规模已超过1吉瓦。”

    02铅炭电池的戈尔迪之结

    老玩家、新技术——这是中国铅炭电池市场现状绕不开的关键词。

    相对于竞争激烈的锂离子电池赛道,铅炭电池行业的参与者数量较少。工商信息显示,截至2024年1月24日,经营范围中包含“铅炭蓄电池”的在业企业仅有116家。且现有铅炭电池市场上有大量是来自铅酸电池行业的“老玩家”——公司普遍成立时间已接近20年,客户囊括了中国电力、通讯领域的巨头。

    比如双登集团,早在2009年已研发出具有高循环寿命的铅炭储能电池产品。

    成立于2003年的天能电池集团股份有限公司在近年来已参与投入运营了20多个铅炭储能项目和电站的建设,企业下游客户覆盖了国电投、国家电网、中国移动等行业巨擘。

    除了“老玩家”,近10年成立的铅炭储能新兴企业表现也非常亮眼。

    成立于2016年的长兴太湖能谷科技公司,仅用数年时间便成功建立了电化学储能实时远程大数据管理平台,能够对电池模组进行全生命周期管理,不仅能将铅炭电池储能系统的循环次数从800次提升到1600次以上,还能将铅炭电池的度电成本最低降到0.25元。

    2023年11月12日,该公司完成C轮数亿元融资,估值达到了40亿元,领投机构为中金资本, 国家电投、德合基金跟投。该公司还曾于2020年6月挂牌浙江科创助力板。

    目前,由长兴太湖能谷研发的“智能铅炭储能系统”已广泛应用于珠三角、华中地区的新能源基地。浙江长兴经济开发区也逐渐发展成了新兴铅炭电池企业的集聚地,中国规模最大的铅炭储能电站100MW/1000MWh“和平共储”综合智慧零碳电厂也于2023年在长兴启动建设,并且进入了2024年首批国家新型储能试点示范项目名单。

    铅炭储能行业同样也吸引来了一批“跨界者”。成立于2000年8月有色金属研发企业昆工科技,在2021年年末开始将其独有的铝基铅合金板栅制备技术应用于大容量长时铅炭储能电池领域,并靠着储能概念在2022年9月1日于北京证券交易所正式挂牌上市,顺利募资15亿用于储能项目投资,并启动了陆良、宁夏两大储能电池项目的投资建设。

    不过,铅炭电池储能想要更具有市场竞争力,仍然需要迈过两道坎。

    第一道坎,依旧还是成本问题。

    虽然铅炭电池在原材料和装机上已经具有显著的成本优势,但是,从度电成本上看,铅炭电池的度电成本约为0.5~0.7元/KWh,而锂离子电池中的磷酸铁锂电池度电成本为0.6~0.8元/KWh,全钒液流电池的度电成本为0.8~1.3元/KWh。

    相比起来,铅炭电池的度电成本优势并不显著,尤其是与磷酸铁锂电池的度电成本差距不大。并且,由于铅炭电池循环寿命的限制,导致其在目前的技术下装置数年后还需要更换电芯,这在一定程度上会进一步拉低铅炭电池的整体成本优势。

    第二道坎,是难以适用于深度充放的使用场景。

    尽管铅炭电池在充放电效率和次数上,都比传统铅酸电池有了极大的优化,但是循环寿命不足依旧是铅炭电池技术上的最大软肋。

    形成软肋的主要原因在于:铅炭电池在较深的充放电深度下,电化学副反应会加剧并恶化电池的循环性能。因此,在实际应用场景里,人们普遍认为铅炭电池最适宜的充放电深度是在40%~70%的区间里,更适合“浅充浅放”的使用场景。但如此这般,铅炭电池就很难被应用到主流电动汽车领域,无法与锂离子电池在新能源汽车等热门赛道同台竞技。

    不过,正如南方科技大学碳中和能源研究院院长赵天寿所说:“从分秒级、小时,甚至跨季度、跨年的储能技术,只有各种时长的储能技术成熟了,我们才能建立完整的新型电力系统。”

    未来,储能路线或将继续延续繁花似锦的局面,谁能占据更高的市场制高点,仍然取决于能量密度、安全性、经济性、循环次数等多维度的综合实力大比拼。

    铅炭电池能否迎来自己的高光时刻?届时,市场将给出回音。

    附:知名铅炭电池储能项目一览

    2020年,天能股份参建10千伏雉城铅炭电池储能电站,这是浙江省首批四个在建电网侧储能项目之一。

    2022年5月,国家电投旗下吉电能谷在吉林白城投资的年产20吉瓦铅炭电池产线开工建设。

    2022年8月,超威集团联手吉电股份打造铅炭类首个“百兆瓦时”用户侧储能项目。

    2022年9月,昆工科技发布公告,将在云南曲靖投资建设年产10吉瓦的铅炭电池项目。

    2023年3月,国家电投煤山用户侧共享储能项目铅炭电池储能电站Ⅰ期工程EPC总承包公开招标,建设规模达5.04兆瓦/48.66兆瓦时。

    2023年3月,国家电投湖州长兴综合智慧零碳电厂“和平共储”项目启动建设。该项目储能装机容量100MW/1061MWh,是目前世界上规模最大的铅炭储能电站,也是国内最大规模的用户侧智慧储能电站。

    2023年4月,内蒙古察右中旗与太湖能谷签约10GWh铅炭储能电站项目,投资100亿元,配套建设铅炭电池加工制造产业。

    2023年5月,江苏长强钢铁液冷用户侧储能电站顺利并网,项目规模为25.3兆瓦/243.3兆瓦时,由10个储能单元构成,是国内用户侧单体最大的铅炭电池储能项目。储能时长能够超过全钒液流电池,以预制舱户外布置的形式建设而成,投运后的年放电量高达5720万度电,也是中国容量最大的采用组串式储能系统的工商业储能电站。

    2023年6月,采用铅炭电池储能技术的宁夏中卫市塞上江南200兆瓦/400兆瓦时共享储能示范项目和吉洋绿储200兆瓦/400兆瓦时共享储能电站发布发布了中标候选人公示。

    2023年7月,昆工科技位于银川的年产2000万KWh新型铅炭储能电池项目开工。

    2023年12月,昆工科技位于陆良县的储能产业园一期铝基铅炭储能电池项目建成投产,二期铝基铅炭储能电池项目正式签约。

    2024年1月2日,浙江长兴太湖能谷新型电力储能及新型铅碳储能电池生产项目在河南舞阳开工,项目总投资55亿元。

    原文标题 : C轮,40亿!锂电储能「杀手」来了

    声明:本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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