广东推动新型储能前沿技术布局 产业化“燃点”或将加快临近

　　在惠州，国内首个实现百千瓦级SOFC(固态氧化物燃料电池)发电示范应用的项目，运行最长的机台已超6500小时;在珠海，新型储能项目纬景储能的锌铁液流电池“超G工厂”已经竣工;在深圳，贝特瑞正式发布了钠离子电池硬炭负极材料“探钠350”及钠电正极材料“贝钠-O3B”，引起业内关注……在新型储能这条“快车道”上，各种技术路线百花齐放。

　　广东也在“加足马力”推动前沿技术布局。今年3月，《广东省推动新型储能产业高质量发展指导意见》提出攻关钠离子电池技术，加强钠盐以及水系钠离子电池等技术攻关，提升能量密度，解决寿命短、放电快等技术问题;同时还提出，发展低成本、高能量密度、安全环保的液流电池，提升液流电池能量效率和系统可靠性，降低全周期使用成本。更早发布的《广东省能源发展“十四五”规划》也提出发展SOFC及其分布式发电成套装备，推广高温燃料电池冷热电三联供应用示范。广阔前景背后，这些前沿技术路线正处于推动产业化“燃点”加快临近的阶段。

　　钠离子电池

　　大规模商业化落地仍需时间

　　在储能大赛场上，钠离子电池被视为“分庭抗锂”的“种子选手”。

　　“钠电池原材料储量丰富，区域分布均匀，安全性能相对较好。”中国能建广东省电力设计研究院能源咨询规划院能源咨询部部长文婷介绍，目前钠离子电池能量密度向锂离子电池靠近，被业界认为是比锂离子电池更具经济性的电池技术，也是保障国家资源安全和技术创新领先的一个技术方面。

　　相关利好政策也在不断推出。今年1月发布的《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，明确提出加快钠离子电池技术突破和规模化应用。3月发布的《广东省推动新型储能产业高质量发展的指导意见》明确提到，“加快发展钠离子储能电池产业”以及“加速布局钠离子电池领域”。

　　今年以来，中科海钠、众钠能源、传艺科技、孚能科技等企业密集发布钠离子电池产品，同时提升了量产供货能力和产业链配套能力。比亚迪、宁德时代等头部电池公司也纷纷加快了钠离子电池的“上车”步伐。

　　7月14日，鹏辉能源与青岛北岸控股集团签订5兆瓦/10兆瓦时钠离子储能电站示范项目合作协议，首次实现了钠离子电芯在北方储能电站的规模应用。

　　钠离子电池产业化提速源于2021年碳酸锂大规模涨价。近两年来，钠离子电池不断取得技术突破。鹏辉能源储能与动力电池研究院助理院长王康介绍，在层状氧化物体系，开发高电压体系，实现能量密度提升至150Wh/kg，循环寿命3000周以上;在聚阴离子体系，通过材料创新构建高稳定体系，循环寿命6000周以上，破解钠电能量密度及循环寿命低的核心痛点。

　　不少人将2023年视作钠离子电池的“量产元年”。但半只脚迈入“量产元年”的钠离子电池境地似乎还有些“尴尬”。

　　“就整体行业来讲，目前钠电池正处于小规模的产业化期，市场成熟还需要一定时间。对于大规模产业化要求而言，需要安全可靠的产品性能、持续稳定的供应能力、良好的经济性，基于这三点要求，钠电大规模应用还有许多问题亟待解决。”王康说。

　　尚处在产业初期阶段的钠离子电池，其技术路线和市场定位还未明确。钠离子电池负极材料基本是使用硬碳或软碳等碳基材，正极材料有层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝(白)类化合物、聚阴离子化合物三种主流技术路线，不同技术路线性能和成本差异较大。

　　综合来看，目前钠离子电池正极材料的各技术路径均有企业布局，但最终谁能在市场站稳，还要看各自技术何时能突破自身瓶颈，实现性能和成本的双重优势。

　　当前，受锂电池原材料价格波动影响，钠离子电池的性价比优势相对不够显著。不过，目前业内企业仍有序推进钠离子电池相关技术研发。业内普遍认为，虽然目前钠离子电池产业尚未成熟，但这仍然是未来的发展趋势。未来，引导钠离子电池产业健康有序发展应在核心技术研发、低成本制备、规模化产业应用等方面持续发力。

　　液流电池

　　最适合长时储能的电池技术之一

　　珠海富山工业城，新型储能项目纬景储能“超G工厂”已经竣工，经过联调联试阶段,开始试生产。“这是国内同行业首个吉瓦级别的锌铁液流电池工厂，全面投产后年产能超过6吉瓦时。”纬景储能副总裁谷雨介绍。

　　当下，液流电池正在从储能赛道的“边缘”走向舞台中央。

　　作为新型蓄电池，液流电池是一种利用某些元素(通常是金属)氧化状态下的能量差异来储存或释放能量的电化学转换装置。

　　在发展前景广阔的新型储能市场中，长时储能未来占比有望逐步提高。由于安全性极高，储能时长大于8小时，以及使用寿命超过20年等优势，在谷雨看来，液流电池更适合未来大量使用新能源的电网，也被视为最适合长时储能的电池技术之一。

　　瞄准长时储能这一目标，企业也纷纷“加码”液流电池。纬景储能、上海电气、星辰新能、和瑞电投、永泰能源等多个长时储能企业密集宣布规划和建设生产线。

　　根据电化学反应中活性物质的不同，水系/混合液流电池又分为铁铬液流电池、全钒液流电池、锌基液流电池、铁基液流电池等。其中，全钒液流电池电解液为不同价态钒离子的硫酸溶液，是目前国内示范项目规模最大的液流电池技术。

　　相比之下，纬景储能选择的锌铁液流电池技术则更为小众。“像钒、铬等金属的成本非常高，超过锌、铁等常见金属数倍，并且产能有限。”谷雨解释道，“锌基液流电池选取了锌和铁两种储备丰富、成本极低、价格波动平稳的金属进行配对，因此锌基液流电池本征安全，不燃不爆，可实现8小时以上的长时储能，原材料储备丰富、易获取，通过规模化量产可逐步降低液流电池的度电成本，提升配储的使用率。”

　　当然，液流电池也有其发展痛点所在。有观点认为，与更为成熟的锂电池、铅酸电池产业相比，国内液流电池产业仍然处于商业化初期，目前液流电池的系统成本还有待降低，能量密度和功率密度还需进一步提高。

　　对此，谷雨认为，规范化和智能化生产是发展储能的必由之路，也是支撑储能产品迭代、推广、持续降本、扩大应用规模的关键条件。“近年来我们在广东、山东、江西、宜昌、福建都有布局智造工厂项目，推动锌基液流电池产业化与规模化发展，这也为大幅降低成本夯实了基础。”谷雨说。

　　SOFC

　　前景可观但经济性可靠性有待提升

　　广东惠州天然气发电有限公司有个“特别”的设备间：设备间里整齐排放着6台蓝色箱柜，风机、逆变器、电堆、换热器、控制器等在里面运转，不同颜色的管道分别把燃气、水通入其中，再经过高温化学反应进行发电。

　　这就是广东能源集团科技研究院与潮州三环以及惠州天然气电厂合作开展的“210kW高温燃料电池发电系统研发与应用示范项目”。该项目是国内首个实现百千瓦级SOFC发电示范应用的项目，整套设备交流发电净效率高达64.1%，热电联供效率高达91.2%，且无氮氧化物等气体排放。

　　作为新一代燃料电池技术，SOFC利用电化学反应，使电子单向流动进行发电，具有发电过程简单高效、燃料来源广(可使用氢气、天然气、沼气、生物质气、焦炉气、煤制气等燃料)、可热电联供、绿色低排放等优点，同时也是目前全球范围内发电效率最高的新能源技术路线。

　　广东能源集团研究院新业态中心工程师陈正鹏介绍，SOFC技术在冷热电联供、分布式能源、船舶电源、沼气垃圾填埋气发电、煤气化发电等领域具备巨大的应用前景，还能实现煤炭、天然气等化石能源的高效清洁利用。

　　近几年，SOFC发电技术相继进入我国发改委、工信部、能源局等发布的“能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)”以及“中国制造2025——能源装备实施方案”等行动路线和发展规划等专项任务。同时，SOFC发电技术也被列入国家、广东省科技管理部门重点研发计划专项支持。

　　与此同时，我国在SOFC基础理论探索、材料研究、单电池及电堆研发与生产、系统集成方面取得了显著的进展。在SOFC关键材料的制备技术方面，国内企业已经接近世界先进水平。同时也有数家企业掌握了大面积单电池量产技术。比如，潮州三环不仅是全球最大的SOFC电解质隔膜供应商，占全球市场80%，也是欧洲市场最大的SOFC单电池供应商，累计发电79.8GWh。

　　乘着政策支持的东风，今年以来，国内一批SOFC企业加紧布局且在项目、产品、合作等方面取得进展，SOFC产业化正“春潮涌动”。

　　潍柴动力发布全球首款大功率金属支撑商业化SOFC;华清能源国内首套商业化、全自主知识产权25kWSOFC热电联供系统产品下线;氢邦科技5kW固体氧化物电池CO2电解合成燃料综合系统产品下线……

　　在国内，SOFC尚处于技术研发示范早期阶段，产业链配套尚不成熟，产品经济性、可靠性都有待提升。

　　“SOFC实现大规模商业化落地，目前主要瓶颈在于其成本高、寿命较短以及相对缺乏工业可靠性的验证。”潮州三环深圳研究院院长陈烁烁说。

　　在电堆方面，国内企业电池结构设计、单电池组装方面的能力还需提升，电池密封和连接体结合强度在长期运行中也存在不稳定等问题，这在一定程度上影响了SOFC系统的使用寿命。此外，国内从事辅助系统专业生产的企业较少，导致SOFC企业需要向外定制或自行研发，使SOFC生产成本大大提高。

　　“在SOFC商业化早期，可通过推广和扩大示范应用规模，探索技术与市场的更多交集。给予适当的产业补贴和相关科技奖励支持，也将有助于SOFC产品更早实现大规模商业化。”陈烁烁建议，SOFC产业升级发展，仍需国家加大政策扶持力度，推动相关技术进步。

　　来源：南方日报