8月22-24日，由国家电投&融和元储、新型储能产业联盟、风光储百人会、中国风光储网等单位联合主办的2022中国国际光储充产业大会（简称：金砖光储充论坛）在常州香格里拉大酒店圆满闭幕。本届大会设置“论坛峰会+展示台展示”，既有企业细致入微的分析，也有行业专家为市场发展提出的设想与方案，助力落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求，积极助力构建“双循环”新发展格局。
 

国家电投 北京和瑞储能科技有限公司总经理王含出席论坛并发表主题演讲——《发电侧储能技术应用需求与案例解析》。

 

 

大家好！很高兴来跟各位分享一下我们在发电侧储能的一些观点和想法。我来自于国家电投集团中央研究院下属的北京和瑞储能科技有限公司。

 

首先介绍一下发电侧储能的背景，前面有几个方面的专家都已经介绍过关于现在的“双碳”目标，碳达峰、碳中和以及新型电力系统的特点等等。

 

总结一下，发电侧目前储能技术的发展趋势。我们经过分析认为，在发电侧储能到底需要什么样的储能技术，主要有四个点：

 

一，高安全性。

 

二，低成本。最近一年到两年时间，锂电池成本一直在上升，但是发电侧目前整个商业模式没有特别明确的商业模式，谁成本低就上谁，现在是这样的模式，我们肯定希望把技术成本做得越低越好。

 

三，高可靠性。因为涉及到跟发电侧以及电网匹配，所以运行维护要尽量少。最早2017年的时候，我们谈发电侧储能的时候，其实很多人都会谈到自己的储能系统的特点叫“无人值守”，很多人都会提到，相信2017年开始做储能的都知道。现在我们发现，“无人值守”这个词不再有人提了，都是出于锂电池的安全性的角度考虑，所以现在很多人不提“无人值守”了，储能电站最终一定需要人值守，但是这种情况下我们还是希望它的运行维护的量尽可能地少。

 

四，长寿命。现在虽然我们看发电侧的储能没有特别好的商业模式，所以用发电侧储能的时候，基本上是不怎么用的状态。实际上我们的发电侧储能还是希望把它用起来，把它用起来之后，我们需要的是一个长寿命，真正地让它发挥作用，比如平滑新能源上网，比如对电网进行稳定的支撑和安全性的考虑，我们还希望它是长寿命的，这是我们认为发电侧对于储能技术的要求。

 

现在我们发现，从发电侧应用角度、储能应用角度有两个趋势：一、在新能源消纳方面用得越来越多，而新能源消纳方面不仅仅是当天的消纳，而且是跨季节的消纳。新能源未来的消纳进行了季节性波动性非常明显的（变化），长周期的储能需求不断提升。二、电力系统的可靠性的峰值容量和灵活性的要求也越来越高。这两种方向性的指向，最终决定了储能时长的需求越来越长。这是我们对发电侧储能趋势的判断。

 

第二，长时储能技术需求。

 

长时储能目前情况什么样子？它的需求是什么？如图是长时储能的定义，这个图里已经去掉了可再生能源发电的出力的曲线，剩下的是纯负荷的一条曲线。它的翻译中叫“净负荷曲线”，也就是说，已经去掉可再生能源出力之后所剩下的你还需要的灵活性电源的需求是多大，这是在一天的范围内的需求。可以看出，它在当天里它的波动性是很大的，而这个需求量恰恰就是储能的需求量。当把需求的峰值越往下削，削得越多的时候，我们布置更大规模储能的时候，我们所需要的储能时长越长，这个其实是最好的诠释了长时储能的需求。

 

从我们国家来看，储能也已经迈入了四小时以上的时代，仅仅从发电侧来说，对于大型的风光基地提出了两个概念，一个是就地消纳，一个是整体打包外送。无论哪一个，都需要长时间的储能，如果只是一两小时是不够的。从政策角度，新疆的政策也提出了要配套4小时储能，甘肃的政策也提出了独立的调峰电站要求4小时，内蒙古如果上市场化的新能源，是强制配套4小时储能。河北25个示范项目，第一批示范项目全部都是4小时，储能已经迈入了长时间储能的趋势。可以看出，从电网的角度和新型电力系统的角度，其实它是需要的。但是为什么之前长时间储能没有大规模发展？因为它面临着技术的瓶颈。

 

在用户侧我们也强调，包括今天说的电动汽车，国家层面也出台了实施方案，在具备条件的工业企业和工业园区要挖掘新能源就地消纳的潜力。对于工业园区来说，一个工业园区如果12小时倒班或者24小时倒班，需要长时间储能的。

 

如图，我们认为未来液流电池是最适合长时储能的技术路线。这是美国电科院的图，它代表了不同储能路线它的技术场景。横轴是储能功率，纵轴是储能时长。刚才黄老师也有这张图，这里面长时间储能的技术路线代表是抽水蓄能、压缩空气和液流电池，基本上就这几种路线，可选择性非常少。但是抽水蓄能和压缩空气它们受制于地理位置的限制，很难进行在各地布置，因为他们属于物理储能，所以响应时间也会受限。液流电池非常适合于大规模、长时间的储能技术路线。我们认为，未来是可以大规模发展的。

 

液流电池的应用场景也比较广泛。现在发电侧跟新能源进行匹配，需要提到一点，其实液流电池跟锂电池一样，响应时间也是毫秒级的，也可以做火电的调频，不是说不能做调频，其实可以做，只是拿液流电池单纯做调频的话经济性不好，如果调峰+调频的话，经济性就很好。当然还有孤岛和偏远地区的供电，没有能量来源的时候，其实可以用液流电池进行的。还有就是核电，核电领域考虑到安全性，无法用锂电池，液流电池有非常好的安全性，它可以减少核电调峰保障核电的安全运行，或者做应急电源等等。

 

用户侧包括“光储充”，昨天开了闭门会在讨论，液流电池储能时长长，恰恰非常适合于“光储充”的场景，但是要针对液流电池开发出小规模的小型化产品，应用于“光储充”的场景。当然还有虚拟电厂，其实是离不开液流电池这种长时储能的。

 

如图未来的也液流电池市场空间预测，这里面我们选用了IEA和国家能源局的数据，按配套20%的储能来计算，其中电化学储能能够占到50%，在电化学储能里我们根据美国能源局的预测，液流电池能够在电化学里面占到46%，未来不是锂电池像现在这样占比90%的情况，未来液流电池和锂电池分别是各占一半的水平，这是美国能源局的预测。可以看出，从这些边界条件来测算，液流电池在全球市场规模未来是将超过万亿的市场，在中国的市场规模将超五千亿。

 

现在液流电池这个领域还有一些技术瓶颈，一个是成本。目前的成本有待下降，比如现在的关键部件，做锂电池的产业链非常成熟，你想找电解液的厂家、膜的厂家、电极的厂家都非常容易，但是液流电池的话完全不行。就像现在我们膜的厂家可能全国不超过2家，电极的厂家全国不超过2家，还有一些特别核心的部件可能全国只有1家能做，这制约了整个产业的发展，也希望通过这个会议，呼吁有更多人能够加入到液流电池整个产业链里来。今天上午我跟一个朋友聊，其实对于一个产业来说，真正做集成的，我们自己感觉最后做集成的其实是不赚钱的，最赚钱的其实是上游做材料的。

 

现在液流电池生产制造其实都还是偏手动化，还没有完全进入到自动化的阶段。即便国内做得最好的液流电池厂家目前也是半自动化的状态，这也是目前制约液流电池降成本的一个因素。当然从美国的预测里看到，液流电池的成本能降到300美金/千瓦时，从我们自己公司的预测，未来能降到1500/千瓦时，我说的是EPC的价格。

 

第三，铁-铬液流电池。

 

液流电池的特点是高安全性，因为这里面用到的是水性溶液，不会着火，不存在着火的可能，这就是跟锂电池最大的区别。其次，它是长寿命。它的电极不参与反应，所以它的寿命在科学界的定义里是无限次的定义，循环次数是无限次的，但是液流电池的缺点这时候也显现出来了，能量密度比锂电池低很多，不是一个数量级，所以它的占地面积会比较大。占地面积大这个事情我们做过一个测算，我们做到一百兆瓦、4小时的储能电站的时候，如果锂电池也做同样大小的储能电站的话，液流电池和锂电池的占地面积其实是差不多的，液流电池不存在安全风险，所以没有安全间距的要求，但是锂电池不可以。第三是长时储能，中间一个方块是电池堆，左右两边是电解液储罐，电解液储罐可以把它想象成汽车油箱，装多少油能跑多远，装多少储罐、装多少电解液储能就能储多长时间。现在最长的是储30天，30天没有任何外来来源，单纯用它来储能，这是它的特点。它的储能不仅仅局限于4小时、6小时，可以进行更长时间的。中间的电池堆像汽车发动机，进行长时间储能主要由于功率模块和容量模块进行了分开。其次，它的温度适应性非常好。零下20度的环境下，都不会对电池造成任何影响，它不会像其他电池一样，在低温环境下性能会有影响。

 

很多人都知道全钒液流电池，全钒液流电池做得非常成熟，我们做的是铁-铬液流电池，不太一样。为什么选择铁-铬液流电池这样一个路线，因为它的储量非常大，铁和铬的储量，仅仅是铬的储量就是120亿吨，而钒的储量在全球是6300万吨，锂的储量是8900万吨。从储量角度可以看出，它的价格走势是完全不一样的。上面这些波动非常厉害的曲线，尤其近期波动的那条曲线，其实是近期锂的价格走势线，是飞升的状态。中间蓝色的尖峰是钒在2018年从5万/吨，直接涨到50万/吨，这些都是它的稀缺性所造成的，但是最底下红色的线几乎看不出来的就是铁-铬线，说明它的成本优势非常明显，因为它的资源非常丰富。

 

如图是我们在北京的研发实验室。目前我们已经具备了从材料，到短电池堆，到系统整体的测试能力。如图是我们在山东潍坊的装备制造基地，已经投产了，它每年可以生产五千台30千瓦的电池堆。

 

这个技术最早是美国宇航局发现的技术，在这个技术之后他们遇到了很多瓶颈，所以后来他们把这个技术转成了民用。我们现在已经解决了相关的技术瓶颈，比如我们现在做的电池堆，第二代电池堆已经达到了国际领先的水平，我们的电流密度已经达到140毫安/平方厘米，比之前要高很多，之前美国大概能到30毫安/平方厘米，现在我们已经做到140毫安/平方厘米。为什么要做这个电流密度，因为这样的电池堆会非常小。如右图45千瓦的电池堆，它的体积是原来30千瓦电池堆的二分之一，重量是原来的三分之一，这个就是技术进步所造成的成本下降，以及占地面积的下降，非常明显。我们也打造了模块化的产品，非常的安全可靠。

 

如图是我们在河北张家口做的第一个示范项目。它是一个250kW/1.5MWh的项目，它是跟光伏匹配的，这是一个发电侧的应用案例，目前已经运行两年了，储能时长我们特意设计了6小时，在光伏白天最好的时候全部储起来，这是光伏最好的时候，也是电价最便宜的时候，晚上一次性6个小时把它放出去，这个项目已经运行两年，而且张家口那个地区是极寒地区，虽然它离北京非常近，但是张家口从当年9月到第二年5月都是下雪的，都是零下的温度，这种项目在这种恶劣环境下现在项目正常运行两年了。

 

今年我们正在做的是电网侧的应用案例，它其实是一个局域网，也是在一个极寒地区内蒙古，液流电池特别适合挑战极寒地区以及极高温地区。如图是1MW/6MWh的项目，这个对液流电池来说也是一个里程碑式的项目，液流电池规模上兆瓦级是很有挑战的，可能对锂电池特别简单，但是对于液流电池来说非常难。在这个区域我们也是一个源网荷储一体化的项目，它有电解铝，还有电源，我们给它配上相应的储能，进行局域网的调度。

 

今年我们还在做一个10兆瓦/60兆瓦时的项目。包括示范项目投运，量产投产都获得了《人民日报》和国资委的关注和报道。以上是我的分享，谢谢各位！