來源:21世紀經濟報道

文/周琦 編輯/江昱玢

“鋰電池是家裏能考清華的孩子,會在外面惹禍;釩電池成績平平,單聽話懂事,就比較放心。”

大力電工董事長接受《21CBR》記者採訪時表示,打了個生動的比喻。

儲能賽道大火,安全漸成痛點。

2011-2021年,全球共發生32起儲能電站起火爆炸事故,其中30起爲鋰電池儲能電站引起;2022年,國家明令禁止三元鋰電與鈉硫電池用於大型電化學儲能電站。

釩電池走到臺前,企業加速佈局,湖北襄陽的大力電工是其中一家。

“未來五年內,釩電池業務會被剝離出來,單獨上市。”高文廣說。

儲能賽道

建造大型的化學電池儲電站,考慮的首要因素從能量密度、成本,變成了安全。

儲能電站的安全隱患,來自電池“熱管理”環節,使用釩電池的優勢有三。

首先,釩電池電解液爲不可燃燒的水系體系,本質安全,在電化學反應過程中,電解液與電堆外置,克服了固體儲能鋰電池原有的熱失控、循環壽命差等短板。

釩電池效率超70%,與鋰電池效率相差10個百分點左右,勝在“安全”二字。

且釩電池性能吻合大規模儲能場景,尤其是規模化長時儲能,優勢明顯。

與鋰電池不同,釩電池容量與功率是分開的,根據需要靈活配置,通過改變原有電解液體積和濃度,擴大儲能容量,通過增加電堆功率,擴大功率單元。

最後,上游關鍵原材料釩供給充足。

中國爲釩生產與消費大國,釩資源自主可控。

據USGS估算,2021年,中國釩儲量規模約爲950萬噸,全球儲量佔比約爲40%;中國釩產量達7.3萬噸,在全球產量中的佔比接近三分之二。

相較而言,鋰電產業鏈對海外礦產資源的依賴較強。同期國內鋰資源的全球儲量佔比僅7%,產量佔比不到15%。

高文廣告訴記者,大力電工在釩電池領域的綜合排名處於全球前五,優勢在於攻克釩電池電堆、電解液、電控等方面的技術難點。

電堆裏的電極、雙極板、膜是核心材料,均已實現國產化。以每平方的膜爲例,美國5000元左右,日本約3000元,中國則爲1000元。

關鍵是怎麼通過技術改進,使國內材料達到電堆理想效率。

“我們做過液體電阻起動器,把軟起動技術嫁接到釩電池上。”高文廣表示,大力目前定型的電堆單堆35kW,有成本優勢。

(大力軟起動裝備)

2012年,高文廣“收編”了一支中南大學培養的科研團隊,進行釩電池關鍵技術開發。其批量化電解液技術製備技術,生產耗能低、價態控制準確、生產流程短,產品出口至韓國、美國、印度、新加坡等地。

“研發團隊穩定,釩電池在國家雙碳提出之前,市場關注度低,公司給予研發人員寬鬆環境搞研究;每年技術都在進步,看着成本下去、效果上來,他們也特別有成就感。”高文廣表示。

艱苦闖關

高文廣敢於冒險、積極求變。

1993年,大力電工以研發、生產軟起動起家,輔助大型電機慢慢啓動,能保護電網、機械設備,延長使用壽命。

“一直做軟起動,到天花板也就10個億。”15年後,高文廣尋找新的發展機遇。

軟起動和電打交道,大力常和燃煤發電廠開會,客戶也有做液流電池的,儲能剛好又是熱門賽道。

2008年,大力入局釩電池。這條路並沒有想象中那樣好走。

高文廣原先的計劃是,花2-3年研發產品,就能上市銷售。“以爲和軟起動差不多,沒想到是一次長線投資。”

第一關是技術。釩電池牽涉專業多,除了電本身,還與化學、材料等學科掛鉤,需要複合型人才。

第二關是資金。“(研發釩電池項目)每年約投500萬,多則過1000萬,差不多現金就投了近1.5個億。”

最難的還是市場。

“2012年,我們釩電池第一代產品做出來,當時燃煤、水力發電不需要儲能,釩電池根本沒有市場。”高文廣表示。

釩電池成本下降、效率提高,需要大筆資金源源不斷的持續投入。

“這項目只花錢不賺錢。除了投資者的錢,也會把軟起動營收的錢搭進去。”他回憶道,“2017年壓力特別大,投資人、老股東都在勸我放棄,但我始終不甘心,因爲方向沒問題,然後又不忍心花了這麼多錢。”

壓力下,大力推出成本更低、效果更好的第二代釩電池產品。只有新加坡國立大學、淡馬錫理工學院等科研院所花幾十萬買一臺做研究,沒有真正實現商業化。

2018年,高文廣一咬牙,決定停止市場開發,在工廠裏繼續測試研發,打磨產品。

“沒有市場,就繼續更新產品。”高文廣不服輸,“我是屬牛的,性格比較犟,認定的事情一定要完成。”

功夫不負有心人。2022年年底,大力正式交付了第一個商業化訂單。“訂單額很小,100來萬,但這是我們第一個真正商用的訂單。”高文廣認爲意義重大。

同樣是2022年底,大力與華潤電力共同投資109億元的風電釩液流電池產業園正式開工。

該項目計劃於2026年全部建成,每年可提供清潔能源發電約220000萬kW•h,可減少58.8萬噸標煤燃燒。

靜待花開

釩電池的初始成本高,約是鋰電池的2倍,主要原因是電解液的關鍵原料釩的價格貴,幾乎佔整個電池系統50%(4h配置)左右的成本,這也成爲制約其發展的一大痛點。

高文廣表示,大力未來會持續降低電池製造成本。在釩礦資源採購上,大力與攀鋼、川威等國內釩資源優勢廠家有合作;

同步與南非、澳大利亞、巴西等釩資源優勢國家對接,已和兩家釩資源企業簽訂長供協議,滿足年1萬噸釩穩定供給,價格不受市場波動影響。

釩電池一次性安裝成本高於鋰電,但前者的全週期成本遠低於後者。

高文廣算了一筆賬:鋰電池壽命平均6-8年,釩電池可到25年甚至更久,鋰電池一次性安裝成本在1600元/kWh左右,目前1kW容量4小時的釩電池成本爲3000元/kWh左右。

隨着容量擴充,釩電池的成本會持續下降,容量6小時的釩電池成本2500元/kWh左右。

在25年的全生命週期中,鋰電池要換2-3塊,釩電池一塊就能搞定,且25年後,電解液還可以直接重複使用,鋰電池只能額外花錢拆解回收。

(釩電池電解液)

當前,海內外液流電池滲透率僅爲1%左右,想象空間較大。據國海化工測算,2026年釩電池新增裝機規模將達4.93GW,累計規模達10.24GW。

高文廣表示,新能源發電側,如西北、華北等擁有豐富風光資源的地方會成爲主戰場,大力已在酒泉註冊公司,提前佈局。

大力釩電池項目的商業模式很簡單——就是賣產品,幫助客戶建儲能電站賺錢。

(1MWh儲能單元)

他充滿信心,“軟起動一年收入只能做幾億,釩電池一個大項目則能做到幾十億,在我的規劃中,未來釩電池會佔到大力總營收的90%以上。”

同賽道玩家大連融科、北京普能、四川偉力得等都已擁有“產業化示範工程”。其中,大連融科200MW/4h,2022年10月正式併網,投入運行。

大力在湖北棗陽的100MW/4h儲能電站示範工程與年產2GWh的電解液生產線項目,已於去年年底逐步推進,高文廣計劃2024年年底完成。

據天眼查顯示,2022年,大力棗陽新能源開發有限公司成立,註冊資本2.3億。

“我們在製造業做了30年,客戶包括石化、石油、寶鋼、武鋼等大型企業。擁有一整套產品的質量管理體系、工藝管理工藝水平等,時間得到有效控制。”高文廣的底氣來源於此。

釩電池是一條“難而正確”的路,在高文廣的帶領下,大力正不留餘力狂奔。

(作者:周琦 編輯:江昱玢)

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