聚焦长时储能丨上海电气储能：全钒液流电池度电每次成本已低于0.2元具备经济性
随着我国新能源产业的稳步推进，市场不断扩大，新型储能行业正在地平线上喷薄而出。
2023年5月24日—26日，中国化学与物理电源协会举办的第十三届中国国际储能大会在杭州举行，业内人士广泛探讨了储能行业发展的新趋势、新路线和新技术。跟往届会议最大的不同是，此次会议增设了“长时储能”的分论坛，并得到了嘉宾和参展者的热烈参与。
在参与此次论坛热烈讨论的诸多业内人士看来，不同的储能技术，技术特点不一样，彼此之间差异较大。有的技术适合短时，甚至具备脉冲的储能效果，而有的适合长时间充、储、放状态，而大规模的长时储能是我国新能源行业发展重要的需求之一。
作为一家有百年历史的老牌电气企业，上海电气早在2011年就瞄准储能业务的先机，坚定地选择全钒液流电池作为长时储能技术的突破口。经过十余年自主研发，上海电气的全钒液流电池不仅实现装备技术自主可控，兆瓦级产品量产交付，重大储能电站项目落地，也推动着国内相关产业链的发展。
在本次大会期间，上海电气储能科技有限公司总经理、总工程师杨霖霖接受了澎湃新闻记者在内的媒体记者群访。杨霖霖就全钒液流电池的技术优势、市场前景、上海电气的储能业务布局、国内储能行业的政策新动向等问题给予了回答。
全钒液流电池的三性：高安全，功能性，经济性
在储能领域，据杨霖霖介绍，上海电气从2011年开始就瞄准长时储能，在上海电气中央研究院进行钒电池核心技术的攻关及产品开发，并于2019年通过自主研发科创孵化成立了上海电气储能科技有限公司，开始产业化。
据光大证券报告，全钒液流电池，是一种以金属钒离子为活性物质的液态氧化还原可再生电池。全钒液流电池是以+4、+5价态的钒离子溶液作为正极的活性物质，以+2、+3价态的钒离子溶液作为负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中。
在对电池进行充、放电时，正负极电解液在离子交换膜两侧进行氧化还原反应。 同时，通过电堆外泵的输送，储液罐中的电解液不断送入正极室和负极室内，以维持离子的浓度，实现对电池的充放电。
全钒液流电池的工作原理
全钒液流电池的工作原理“在2011年时，上海电气经过系统性的调研，坚定地选择了全钒液流电池路线。这是对于钒电池的竞争优势的判断：全钒液流电池能够能够兼顾未来新能源大规模发电后并网时电网调频和调峰的需求，具备复合型功能，跟下游的市场需求比较吻合。”杨霖霖说。
具体来看，“调频本质上是平抑风光的发电波动，提高发电质量，达到电网或者用户对于用电质量的要求。调频需要储能实现毫秒级的响应，同时，平抑发电波动需要适时调节，每天对储能的调度使用可能几十次甚至上百次，这就需要储能电池具有较长的循环次数。”杨霖霖说。这些是全钒液流电池具备的产品优势：毫秒级充放切换响应，20000次的循环使用寿命。
调峰则是电网调节发电功率以匹配负荷功率波动的能力，是对储电容量或者储电时长的调节。“调峰需要储能时长大于4小时的长时储能技术，1个小时无法应对调峰需求，”杨霖霖说，“调峰还要求储能具备较高的能量转换效率的优势。这方面，液流电池的竞争者是压缩空气和抽水蓄能。全钒液流电池设备化形态，选址自由度、能量转换效率、成本造价及瞬时响应等方面更具有竞争优势。”
除了独特的功能性，全钒液流电池还具备全生命周期的经济性。
据杨霖霖介绍，储能时长6h规格的全钒液流电池已经达到了初装成本2500元/KWh左右的水平。而由于全钒液流电池使用寿命比较长，电池循环次数能够达到2万次以上，能够支撑风光发电项目25年的周期，不需要更换电芯，不需要追加投资成本。同时钒电池装备在结束生命周期后仍有30%以上的残值。因此从全生命周期来看，全钒液流电池度电每次的成本已经低于0.2元。
最后，作为电力设备要具备本征安全的属性。由于钒电池作为水系电池，没有燃烧爆炸风险，常温常压封闭运行，具有本征安全的独特优势。
“基于以上三个特点，全钒液流电池在各种储能技术路线中，是前景可期的。”杨霖霖说。
中国全钒液流电池技术全球领先，上海电气形成核心竞争力
根据国家能源局今年年初的统计数据，从2022年新增储能装机技术占比来看，锂离子电池储能技术占比达94.2%，仍处于绝对主导地位，新增压缩空气储能、液流电池储能技术占比分别达3.4%、2.3%，占比增速明显加快。
在杨霖霖看来，中国的全钒液流电池产业已经在全球占据了引领地位。这一方面是由于中国的钒资源储备量和钒产能都是全球第一，另一方面中国钒电池的技术也引领全球，没有卡脖子的技术风险，从电堆到核心关键原料都能够实现100%国产化制造。
目前在国内，布局全钒液流电池中游制造集成端的不仅上海电气一家，还有国网武汉南瑞、开封时代、四川伟力得等公司。随着市场的不断壮大，不断有新进玩家。在杨霖霖看来，上海电气在全钒液流电池装备已经具备了核心竞争力，这其中包括电堆及系统的研发、制造；除此之外上海电气也已拥有适配钒电池的BMS、PCS、EMS的核心技术及终端产品。
通过十多年的研发，上海电气已经实现了产品的功能性开发，可靠性制造，智能化运维。安徽合肥1GWh钒电池生产基地在2020年10月投产，并预计于今年新增1GWh产能；江苏盐城正在进行第二期钒电池生产基地建设，产能为3GWh。公司目前在国内已经中标了5个发电集团的储能项目，产品出口到了日本和西班牙等国，目前已顺利交付4期订单，在国内外的典型市场得到了用户的初步认可。
“我们对电力系统、储能装备有比较深刻的洞察，在电堆的研发，系统的功能性开发及工程应用技术，产品的可靠性及全生命周期的运维能力等方面具有突出优势，这也是电气储能的核心竞争力。”杨霖霖说。
不仅如此，在杨霖霖看来，上海电气全钒液流电池的核心竞争力还包括了不断进行技术迭代的再研发能力，目前上海电气储能公司已建立一支多学科交融的研发团队及健全的研发、测试评价平台。
全钒液流电池进入产业化初期，降本通过技术和市场实现
在此次中国国际储能大会中，包括中科院院士赵天寿等业内人士也都指出，全钒液流电池进入了产业化的初期，但还面临着降本的要求。
据光大证券报告指出，钒电池的成本主要来自于电堆和电解液。以10kW/40kWh钒电池储能系统为例，钒电解液成本占总成本的41%，电堆成本占比37%，其余为建安等成本。钒电解液主要成分为五氧化二钒，成本主要受到钒价的影响，而电堆的成本主要来自于隔膜等材料。
全钒液流电池如何降本？在杨霖霖看来，首先，从全生命周期来看，要通过技术的不断进步，降本提效，包括提升电堆的功率密度，提高电解液的有效利用率，系统端的优化降低造价。
其次，“任何一个产业的降本有客观规律，”杨霖霖说。钒电池处于产业化初期，未来随着规模化的使用，有进一步降本的空间。再次，由于钒液流电池的电解液不会被消耗，未来可以对电解液进行融资租赁，建立一种新的商业模式降低成本。
另一方面，杨霖霖认为，储能的价值实现路径及商业模式是制约储能发展的核心关键点。“储能项目是否能算得过来账，储能设备的初装价格是影响因素之一，最主要的问题是储能的下游流通机制及储能的价值实现路径还没有建立。不能仅仅通过储能设备的价格来看待储能项目的收益率，储能设备是有市场成本价的，一味压低储能装备的初创价格，对于产业的长足发展会造成极大的风险，尤其是对于长周期的电力领域。”杨霖霖说。
2022年11月，中国电力企业联合会发布了《新能源配储能运行情况调研报告》，报告显示，新能源配储等效利用系数仅6.1%。
“储能的收益如何结算、从哪个端口来结算收益？结算方式、交易模式都不太清晰，当前商业化储能项目还处于一事一议的模式状态。”杨霖霖说。
不过，从今年的国内各地方政策来看，政策已经出现了令人欣喜的变化。一方面，许多区域政策越来越具体细化，政策跟终端市场更具有适配性。另一方面，储能配置角度有利于长时储能的发展，很多区域提出了长于4小时的储能要求。据杨霖霖介绍，此前很多地方政策是风光配储能，今年国内已经有两个省份出台了钒电池储能配风光的优先政策，“储能正在由被动向主动转变。”杨霖霖说。