儲能電池緊缺，為什么？

(圖片來源：攝圖網(wǎng)）

作者|周文君/常心悅 來源|芯流智庫(ID：xinliuzhiku)

2022年夏天是整個世紀以來最熱的一季。

熱到四肢無力，靈魂出竅；熱到整個城市都變暗了。

在居民用電如此艱難之時，四川決定從8月15日開始暫停工業(yè)用電5天。停電措施推出后，大量工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)停擺，全員被迫放假。

自9月底開始，電池供應(yīng)持續(xù)短缺，儲能企業(yè)暫停接單的趨勢愈演愈烈。而此次儲能供給的短缺，也將儲能賽道推上高潮。

據(jù)工信部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，今年上半年全國儲能電池產(chǎn)量超32GWh。2021年，我國新型儲能新增規(guī)?？傆嫴?.9GWh。

可以看出，儲能電池產(chǎn)能增幅，已相當巨大，但為何依舊短缺？

本文分以下三個方面，深入分析中國儲能電池緊缺的成因及未來走向：

一、需求：勢在必行的電網(wǎng)改革

二、供給：爭不過汽車

三、未來：轉(zhuǎn)向液流電池？

一

需求：勢在必行的電網(wǎng)改革

要理解儲能的需求，就要嘗試回答一個問題：

為何我國往往在夏季發(fā)生大規(guī)模斷電？

從需求方面看，無論是工業(yè)用電還是居民用電，均呈現(xiàn)一定程度上的“季節(jié)不平衡性”，具有“高峰期”和“低谷期”。大多數(shù)情況下，電網(wǎng)供給能夠滿足日常用電需求。

然而，由于夏季高溫，增加了居民電器使用率。同時，很多企業(yè)由于產(chǎn)業(yè)調(diào)整，用電高峰期也在夏季。

從供給方面看，由于地域及季節(jié)天氣原因，風電和水電的供給不穩(wěn)定。以四川為例，四川80%的電力來自于水電供應(yīng)。而今年四川省遭遇了罕見的高溫干旱災(zāi)害，持續(xù)時間長，主要流域嚴重缺水，水電站電力供應(yīng)緊張。此外，極端天氣以及風力驟減等因素也會使得風力發(fā)電機無法正常運作。

在電力供需缺口較大的背景下，為了最大程度提升電網(wǎng)利用率，保證電能供給，儲能便成為提升電力系統(tǒng)靈活性的必然選項。

此外，我國電力系統(tǒng)正在從傳統(tǒng)能源向新能源轉(zhuǎn)型，光電、風電以及太陽能等受自然條件影響很不穩(wěn)定，也對儲能有很高需求。

據(jù)國家能源局，2021 年我國風光裝機量占比達到 26.7%， 高于全球平均水平。

對此，在2021 年 8 月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，提出：

超過電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的規(guī)模，初期按照功率15%的掛鉤比例（時長4h以上）配建調(diào)峰能力，按照20%以上掛鉤比例進行配建的優(yōu)先并網(wǎng)。

可以看出，在電力緊缺的大背景下，解決“棄風、棄光”問題刻不容緩。如果說以前有火電撐腰有恃無恐，現(xiàn)在“雙碳”政策的壓力下，必須把平日里多發(fā)出來、卻沒處使用的風電和光電存起來，用在別處。

因此，國家政策開始明確鼓勵“配建調(diào)峰”，配的比例越多，也就可以“優(yōu)先并網(wǎng)”，參與電力市場化交易，獲得相應(yīng)收益。

因應(yīng)中央政策，各地區(qū)因地制宜、緊鑼密鼓地大上電站儲能。

2021年8月，內(nèi)蒙古發(fā)布《關(guān)于2021年風電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項的通知》，要求電站“電化學儲能容量應(yīng)為不低于項目裝機容量15%（2小時）， 充放電不低于6000 次，單體電芯容量不低于150Ah”。

同年12月，河北發(fā)布《關(guān)于下達河北省2021年風電、光伏發(fā)電市場化并網(wǎng)項目計劃的通知》，要求“圍場、豐寧兩縣壩上地區(qū)所有風電、光伏發(fā)電項目按照20%、4小時，其他區(qū)域按照15%、4小時配置儲能裝置；河北南網(wǎng)區(qū)域所有光伏發(fā)電項目按照10%、4小時配置儲能裝置(或20%、2小時)配置儲能裝置”。

綜合蒙冀兩地的政策，可以看出，地方執(zhí)行儲能政策更加細化了。

內(nèi)蒙具體到了儲能電池的具體配置，要求較高的充放電次數(shù)、較大的單體電芯容量，規(guī)格數(shù)倍于汽車電池。

河北因地制宜，對于光風資源豐富的壩上地區(qū)，要求更高的儲能配建比例和時長。

于是，在政策陸續(xù)出臺、執(zhí)行趨向明朗的情況下，對于儲能電池的政策性需求在短時間涌向市場，需求一下子爆了！

二

供給：爭不過汽車

好巧不巧，電站儲能電池緊缺，正好碰上了史無前例的新能源汽車景氣。電站和汽車儲能，都對磷酸鐵鋰電池有很大需求，但講究招投標、性價比的電站，怎么可能搶得過來勢兇猛的汽車公司？

于是，電站儲能此前存在的一些問題浮出水面。

一方面，儲能系統(tǒng)的初裝成本高。受到供需關(guān)系以及產(chǎn)業(yè)鏈原材料漲價的影響，2022年后，整個儲能系統(tǒng)集成的價格，已經(jīng)由2020年初的1500元/千瓦時，漲到了當前的1800元/千瓦時。

儲能整個產(chǎn)業(yè)鏈全線漲價，電芯價格普遍在1元/瓦時以上，逆變器普遍上漲5%~10%，EMS也上漲了10%左右。

可見，初裝成本已經(jīng)成為掣肘儲能建設(shè)的主要因素。

另一方面，成本回收周期長，盈利困難。以2021年1800元/千瓦時的儲能系統(tǒng)成本計算，儲能電站兩充兩放，充放電平均價差在0.7元/千瓦時以上，至少10年才能夠收回成本。

同時，由于目前各地區(qū)鼓勵或強制新能源配儲能策略，比例在5%~20%之間，這樣又增加了固定成本。

除了以上原因，電站儲能也像新能源汽車一樣會燃燒、爆炸，這種安全隱患雖然概率很低，更讓風險偏好極低的電站望而卻步。

可以說，“強配”儲能，但是不一定并網(wǎng)交易的政策，讓很多需求下單了，但又不著急用。畢竟，電站大多是國營企業(yè)，保證安全是首要的，他們也面臨著財務(wù)考核，誰愿意急吼吼地上一個回收時間這么長的項目？

按照決策習慣，電站儲能的許多訂單，應(yīng)是下了、掛著、等待政策進一步明晰。市場需要大口吃螃蟹的人，但有膽子的，畢竟不多。

可見，電站儲能的問題往深里挖，除了有一小部分是上游的鋰漲價，還有一大部分是傳統(tǒng)技術(shù)方案不完全適用于電站場景，應(yīng)該怎么解決這個問題？

這時，液流電池解決方案進入了人們的視線。有市場人士就注意到，“鋰電的儲能裝機占比自2021年4月已趨下降，市場增量正轉(zhuǎn)向液流電池”。那么，這個液流電池，是何方神圣？

三

未來：轉(zhuǎn)向液流電池？

簡單來說，液流電池有很多適用于電站場景的優(yōu)點。常見的液流電池，包括全釩液流電池、鋅鐵液流電池等。

以全釩液流電池為例，其優(yōu)勢包括：

首先，循環(huán)壽命長、充放電特性好，適用于大規(guī)模儲能場景。全釩液流儲能電池的充放電循環(huán)壽命可達13000次以上，日歷壽命超過15年。

其次，電池功率與容量相互“獨立”，使得儲能容量規(guī)模容易調(diào)節(jié)。全釩液流電池的功率由電堆的規(guī)格和數(shù)量決定，容量由電解液的濃度和體積決定。電池功率的擴容可通過增大電堆功率和增加電堆數(shù)量實現(xiàn)，容量的提高可以通過增加電解液體積實現(xiàn)。

最后，原材料可循環(huán)利用。其電解質(zhì)溶液可以循環(huán)使用和再生利用。

然而，長期以來，液流電池成本居高不下，無法大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

以釩液流電池為例，其成本主要來自于電堆和電解液：

電解液成本占了約一半，主要受釩價影響；剩下是電堆成本，主要來自于離子交換膜、碳氈電極等關(guān)鍵零部件材料。

電解液中釩的供給，是一個有爭議的問題。我國的釩儲量位居全球第三，但是這種元素多和其他元素一起出現(xiàn)，冶煉是一項高污染、高耗能工作，有政策限制。而且，鋼鐵業(yè)占據(jù)了對釩的大部分需求，國內(nèi)的核心生產(chǎn)商攀鋼釩鈦，當然首先供應(yīng)鋼生產(chǎn)。

這么一來，釩液流電池，似乎又重復了含鋰儲能解決方案的問題——和一個更大宗的產(chǎn)業(yè)搶上游產(chǎn)能，因而成本會周期性大幅波動。如此，人們就有理由尋找更多元素供給穩(wěn)定的液流電池方案。

電堆中的離子交換膜與碳氈電極，是類似于芯片一樣的“卡脖子”存在。

離子交換膜材料方面，國內(nèi)企業(yè)主要使用美國百年企業(yè)杜邦公司所生產(chǎn)的Nafion質(zhì)子交換薄膜，價格非常昂貴。并且，雖然它在電解液中的穩(wěn)定性高，但存在釩離子滲透率較高、不易降解等缺陷。

碳氈電極材料方面，也受制于國外廠商。良好的電極材料，可以提高液流電池整體的運行效率和輸出功率。然而，目前碳氈市場也主要被國外廠商SGL Group、Toray Industries等占據(jù)。

綜合下來，一算賬，釩液流電池的成本，就比鋰電還要高多了。

儲能新貴液流電池，還有較長的路要走。

尾聲：打通國內(nèi)大循環(huán)的關(guān)鍵

說一千道一萬，電站儲能要發(fā)展起來，最關(guān)鍵的，倒還不是什么技術(shù)細節(jié)，而是明確電站儲能參與電力市場交易的主體地位。

我國的電網(wǎng)體系十分龐大、錯綜復雜，讓電站配建的儲能獨立上網(wǎng)，不是一件簡單的事情，但這個事也不能裹足不前。

對于各大電站來說，如果配建的儲能只是做一些輔助服務(wù)，而不具備獨立的市場交易地位，也就是不能把多余的電，以合適的市場價格賣給別人，那這個帳始終是很難算過來的。

所以，要千方百計地為電站配建儲能轉(zhuǎn)為獨立運營身份創(chuàng)造條件，使其成為電力交易市場中的活躍參與者。

當市場走在了前面，儲能面臨的許多成本與技術(shù)問題，相信也會迎刃而解。

編者按：本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號：芯流智庫(ID：xinliuzhiku)，作者：周文君/常心悅