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开拓新质生产力百家企业系列报道㉞|林源储能:全钒液流电池储能的守护者和开拓者

作者:董轶丹 来源:中国储能网 发布时间:2024-06-19 浏览:

数字储能网讯:随着“双碳”目标的深入推进,风光装机规模不断扩大及可再生能源渗透率持续提升,4小时以上,甚至可跨天、跨月的长时储能将成为满足电力系统稳定运行需求,助力我国新型电力系统建设的重要支撑。有行业人士甚至预测至2050年,长时储能储电量占比将达95%。

  而目前最为常见的锂电储能,是通过增加电池容量或降低电池功率来延长时长,但这会因此增加电池的成本和重量,降低效率和安全性,因此并不适用于长时储能。

  与锂电池不同,液流电池作为一种活性物质存在于液态电解质中的储能技术,具有功率与容量相互解耦的特点,所以加大储罐中电解液的体积,即可以延长储能时长。而这其中,最为常见也是产业化应用最多的即全钒液流电池。

  近年来,全钒液流电池储能技术在全球得到了较快发展。有数据显示,截至目前,全球钒液流电池储能累计装机约800MWh,按照年份划分,这其中75%的项目建设于近几年,而按照国别划分,中国约占据6成的份额。

2024年度第十一期全国储能产业巡回调研团一行走进江苏林源储能有限公司

  市场驱动之下,越来越多的企业开始进行全钒液流储能技术的研发布局。据不完全统计,目前,我国经营范围涉及全钒液流电池及相关业务的企业已超过50家。

  作为林源投资集团(以下简称“林源控股集团”)旗下的拟上市版块,以全钒液流储能电池、储能PCS研发为核心的电化学储能产品和系统集成解决方案提供商--江苏林源储能有限公司(以下简称“林源储能”),即在全钒液流储能技术领域施以重手。

  截至目前,这家“专精特精中小企业”已研发完成全钒液流电解液制备、20/40kW电堆制造、兆瓦级液流电池储能系统集成等全套解决方案,可为客户提供全钒液流储能全产业链服务;可提供大型集中式共享储能、光储充一体化工商业储能、离/并网户用储能等多种电化学储能和微网解决方案,并配套研发5kW到2.5MW多个功率区段储能变流器系列产品,相关产品已通过上海电科所和CQC等认证机构的产品检验,还参与建设湖南省麻阳县100MW/400MWh全钒液流储能项目、100MW/600MWh全钒液流储能电站等多个重点项目。

高压单机2.5MW PCS图示

  “全钒液流电池以其独特的优势,正成为长时储能技术的核心创新应用之一,该技术创新将为新能源产业的可持续发展提供有力支撑。”林源储能液流储能研究院院长闫渊表示,“我们将在此持续深耕。”

厚积

  据CESA储能应用分会不完全统计,2023年全球新型储能累计装机中,锂离子电池占比为89.6%,压缩空气储能占比为3.5%,飞轮储能占比为1.6%,钠离子电池占比为1.5%,铅蓄电池占比为1.5%,液流电池占比为1.3%。

  就数据来看,当前百花齐放的新型储能技术路线中,液流电池储能依旧小众。敢于另辟蹊径寻求突破,林源储能的底气自非寻常企业所及。

  作为聚焦能源产业,以成为全球领先能源服务商为企业愿景的林源控股集团旗下子公司,林源储能以林源集团为支撑,在人才,资金,技术实力以及市场渠道建设等多个方面有着得天独厚的优势。

  成立于2020年的林源集团,一直以来坚持光伏、风电、氢能、海洋科技、全钒液流、锂电储能系统的多栖发展路径,是拥有全产业链解决方案能力的新能源产业集团。截至目前,其风电设备出货量达8.34GW,光伏设备出货量达4.35GW,储能设备出货量达10GWh,年产值达30亿元人民币。

  细分来看。在研发力量上,林源集团无疑拥有一支沉浸电力行业十余年甚至数十年的超强队伍;还积极与华北电力大学、西安交通大学、中南大学、南京航空航天大学、南京工程学院、西北大学等多所高校开展产学研合作,通过校招等渠道发现人才、补充人才;同时已在西安、长沙、珠海、常州等地设立研发中心。

  纵观中国各个领域,凡是真正崛起于全球的品牌,本质上都是技术派公司。林源集团深谙此道。正如林源集团总裁邢正军所言,“林源集团始终秉承‘求真务实 锐意进取’的企业精神,致力于推动储能领域的技术创新和应用,为打造绿色、低碳、智能的能源体系贡献力量。”

林源集团总裁邢正军

  雄厚的研发力量下,林源集团至今已获得105项软件著作权、64项实用新型专利、52项发明专利,牵头组建了2个市级研究中心和1个省级研究中心。

  在渠道建设上,林源集团凭借在电力行业所累积的十余载运营经验,已在湖南、云南、甘肃、广州、南宁、沈阳等多地设立分支机构。国内业务是压舱石,潜力巨大的海外业务,则是新的增长驱动极。在国内市场开拓的同时,林源集团的国际化步履也不曾停下,目前已在罗马尼亚与新西兰建立了销售中心。

  按照三四法则推演,在市场竞争中,有影响力的竞争者,也就是最终能够在行业中脱颖而出的企业不过寥寥数个。而无论哪个行业,“强者恒强”的定律难以撼动。只有更具技术、人才、资金背景实力的企业,才拥有更大的主动权,也更可能获得最终的胜利。

  由此来看,背靠大树的林源储能赢面很大。

蓄力

  根据国家能源局的数据,伴随新型储能电站的集中式、大型化,10万千瓦以上的项目装机占比为54.8%。从储能时长看,我国新型储能项目平均储能时长2.2小时,而2至4小时的项目装机占比已达74.6%。

  储能长时化趋势下,未来4小时以上的储能时长将会越来越常见。闫渊表示,“对于全钒液流储能系统而言,8小时、10小时甚至更长的储能时长都可实现。”

林源储能液流储能研究院院长闫渊

  据他介绍,全钒液流电池包含两种不同价态的高纯度钒电解液。通过电解液中不同价态钒离子在电极表面发生氧化还原反应,完成电能和化学能的相互转化,实现电能的存储和释放。

  作为液流电池的一种,全钒液流电池不仅拥有长寿命,高循环稳定性和高安全性优势;其还由可再生材料和水系钒电解液制造并且具有较好的循环利用性,因此在环保方面可谓“出类拔萃”;此外,从资源自控角度出发,截至2021年底,我国钒资源储量占全球39%,产量占全球68%,均局全球首位,而锂资源中国储量占比仅为7%。更加充足的钒资源也为全钒液流电池储能的发展带来了更为广阔的前景。

  当然,作为一种大规模应用仍处于发展阶段的“未来向”技术,林源储能很清楚,迎接未来,企业加速快跑甚至领跑的关键,在于技术和产品。

  用数据说明或许更有说服力:从2022年布局至今,林源储能已获得全钒液流电池储能相关90+项知识产权,其中发明专利大于30%。

  其40kW级电堆,具有82%以上的直流侧能量转换效率,额定电流密度为160mA/cm²,循环寿命可达20000次以上。

  其250kW全钒液流储能系统,并联支路电流系统的支路漏电流损耗降低了15%以上,系统功率损耗降低了10%以上;创新性地通过利用泵对高能量模块的消耗,实现了电堆之间SOC的均衡调节,使变频器切换外电源系统的效率提升了3-5%;通过结合液流电池运行工况,实现液流电池电解液的冷却,并回收工作中产生的热量,使温控系统损耗电量占总损耗电量的比例降低到了50%以下。

全钒液流储能系统产品图示

  特别值得关注的是,针对活性物质在水溶液的溶解度有限,电池能量密度较低的问题,林源储能已经交出了他的答卷。

  通过在权威机构测试的五个批次的全钒液流电池电解液来看,林源储能的三价和四价钒离子浓度比例均为1:1。总钒离子浓度为1.6mol/L-2mol/L,硫酸根浓度(mol/L)>4.1,密度(g/c㎥)范围在1.3-1.4,与同类产品相较,杂质含量可实现降低20%以上。

  目前,林源储能可提高电解液的浓度3%以上;具有高纯度和高稳定性;最高使用温度可达50℃;且已掌握全钒液流电池电解液的生产和电解液钒回收技术。

  在潜心研发核心技术、产品的同时,林源储能也在积极面对全钒液流电池成本较高的“困境”。事实上,自 2022 年底以来,锂的成本已经下降约 80%,这确使液流电池储能发展进入了徘徊于“规模化难和成本高”之间难以逾越的“怪圈”。

  对此,林源储能仍然保持坚定和乐观,闫渊表示,虽然目前与锂电相比全钒液流电池储能的成本不占优势,但由于电堆和储液罐采用物理分立,钒电池的功率和容量可以独立配置,因此自放电衰减极低。同等功率下放电时间越长,单位成本越低,经济效应越好。

  “全钒液流储能技术,目前尚处于‘半大小子’的成长阶段,不论是技术迭代,还是产线的半自动化到自动化,以大幅提升产能,都需要时间。”闫渊坦言,“随着市场接受度的提升,我们相信这都会在不远的将来实现。”

  任何一个行业的发展,都逃脱不了从“价格”到“价值”的转变,虽然这期间需要时间和实践的沉淀,但无论是市场,还是用户,最终都只会为“真正的高价值”买单。以核心技术能力为基底,以高品质产品为强盾,林源储能坚守全钒液流电池储能技术路线,以高价值赋能用户的征程,仍在继续。


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