廣東推動新型儲能前沿技術布局 產業化“燃點”或將加快臨近

　　在惠州，國內首個實現百千瓦級SOFC(固態氧化物燃料電池)發電示范應用的項目，運行最長的機臺已超6500小時;在珠海，新型儲能項目緯景儲能的鋅鐵液流電池“超G工廠”已經竣工;在深圳，貝特瑞正式發布了鈉離子電池硬炭負極材料“探鈉350”及鈉電正極材料“貝鈉-O3B”，引起業內關注……在新型儲能這條“快車道”上，各種技術路線百花齊放。

　　廣東也在“加足馬力”推動前沿技術布局。今年3月，《廣東省推動新型儲能產業高質量發展指導意見》提出攻關鈉離子電池技術，加強鈉鹽以及水系鈉離子電池等技術攻關，提升能量密度，解決壽命短、放電快等技術問題;同時還提出，發展低成本、高能量密度、安全環保的液流電池，提升液流電池能量效率和系統可靠性，降低全周期使用成本。更早發布的《廣東省能源發展“十四五”規劃》也提出發展SOFC及其分布式發電成套裝備，推廣高溫燃料電池冷熱電三聯供應用示范。廣闊前景背后，這些前沿技術路線正處于推動產業化“燃點”加快臨近的階段。

　　鈉離子電池

　　大規模商業化落地仍需時間

　　在儲能大賽場上，鈉離子電池被視為“分庭抗鋰”的“種子選手”。

　　“鈉電池原材料儲量豐富，區域分布均勻，安全性能相對較好。”中國能建廣東省電力設計研究院能源咨詢規劃院能源咨詢部部長文婷介紹，目前鈉離子電池能量密度向鋰離子電池靠近，被業界認為是比鋰離子電池更具經濟性的電池技術，也是保障國家資源安全和技術創新領先的一個技術方面。

　　相關利好政策也在不斷推出。今年1月發布的《關于推動能源電子產業發展的指導意見》，明確提出加快鈉離子電池技術突破和規模化應用。3月發布的《廣東省推動新型儲能產業高質量發展的指導意見》明確提到，“加快發展鈉離子儲能電池產業”以及“加速布局鈉離子電池領域”。

　　今年以來，中科海鈉、眾鈉能源、傳藝科技、孚能科技等企業密集發布鈉離子電池產品，同時提升了量產供貨能力和產業鏈配套能力。比亞迪、寧德時代等頭部電池公司也紛紛加快了鈉離子電池的“上車”步伐。

　　7月14日，鵬輝能源與青島北岸控股集團簽訂5兆瓦/10兆瓦時鈉離子儲能電站示范項目合作協議，首次實現了鈉離子電芯在北方儲能電站的規模應用。

　　鈉離子電池產業化提速源于2021年碳酸鋰大規模漲價。近兩年來，鈉離子電池不斷取得技術突破。鵬輝能源儲能與動力電池研究院助理院長王康介紹，在層狀氧化物體系，開發高電壓體系，實現能量密度提升至150Wh/kg，循環壽命3000周以上;在聚陰離子體系，通過材料創新構建高穩定體系，循環壽命6000周以上，破解鈉電能量密度及循環壽命低的核心痛點。

　　不少人將2023年視作鈉離子電池的“量產元年”。但半只腳邁入“量產元年”的鈉離子電池境地似乎還有些“尷尬”。

　　“就整體行業來講，目前鈉電池正處于小規模的產業化期，市場成熟還需要一定時間。對于大規模產業化要求而言，需要安全可靠的產品性能、持續穩定的供應能力、良好的經濟性，基于這三點要求，鈉電大規模應用還有許多問題亟待解決。”王康說。

　　尚處在產業初期階段的鈉離子電池，其技術路線和市場定位還未明確。鈉離子電池負極材料基本是使用硬碳或軟碳等碳基材，正極材料有層狀過渡金屬氧化物、普魯士藍(白)類化合物、聚陰離子化合物三種主流技術路線，不同技術路線性能和成本差異較大。

　　綜合來看，目前鈉離子電池正極材料的各技術路徑均有企業布局，但最終誰能在市場站穩，還要看各自技術何時能突破自身瓶頸，實現性能和成本的雙重優勢。

　　當前，受鋰電池原材料價格波動影響，鈉離子電池的性價比優勢相對不夠顯著。不過，目前業內企業仍有序推進鈉離子電池相關技術研發。業內普遍認為，雖然目前鈉離子電池產業尚未成熟，但這仍然是未來的發展趨勢。未來，引導鈉離子電池產業健康有序發展應在核心技術研發、低成本制備、規模化產業應用等方面持續發力。

　　液流電池

　　最適合長時儲能的電池技術之一

　　珠海富山工業城，新型儲能項目緯景儲能“超G工廠”已經竣工，經過聯調聯試階段,開始試生產。“這是國內同行業首個吉瓦級別的鋅鐵液流電池工廠，全面投產后年產能超過6吉瓦時。”緯景儲能副總裁谷雨介紹。

　　當下，液流電池正在從儲能賽道的“邊緣”走向舞臺中央。

　　作為新型蓄電池，液流電池是一種利用某些元素(通常是金屬)氧化狀態下的能量差異來儲存或釋放能量的電化學轉換裝置。

　　在發展前景廣闊的新型儲能市場中，長時儲能未來占比有望逐步提高。由于安全性極高，儲能時長大于8小時，以及使用壽命超過20年等優勢，在谷雨看來，液流電池更適合未來大量使用新能源的電網，也被視為最適合長時儲能的電池技術之一。

　　瞄準長時儲能這一目標，企業也紛紛“加碼”液流電池。緯景儲能、上海電氣、星辰新能、和瑞電投、永泰能源等多個長時儲能企業密集宣布規劃和建設生產線。

　　根據電化學反應中活性物質的不同，水系/混合液流電池又分為鐵鉻液流電池、全釩液流電池、鋅基液流電池、鐵基液流電池等。其中，全釩液流電池電解液為不同價態釩離子的硫酸溶液，是目前國內示范項目規模最大的液流電池技術。

　　相比之下，緯景儲能選擇的鋅鐵液流電池技術則更為小眾。“像釩、鉻等金屬的成本非常高，超過鋅、鐵等常見金屬數倍，并且產能有限。”谷雨解釋道，“鋅基液流電池選取了鋅和鐵兩種儲備豐富、成本極低、價格波動平穩的金屬進行配對，因此鋅基液流電池本征安全，不燃不爆，可實現8小時以上的長時儲能，原材料儲備豐富、易獲取，通過規模化量產可逐步降低液流電池的度電成本，提升配儲的使用率。”

　　當然，液流電池也有其發展痛點所在。有觀點認為，與更為成熟的鋰電池、鉛酸電池產業相比，國內液流電池產業仍然處于商業化初期，目前液流電池的系統成本還有待降低，能量密度和功率密度還需進一步提高。

　　對此，谷雨認為，規范化和智能化生產是發展儲能的必由之路，也是支撐儲能產品迭代、推廣、持續降本、擴大應用規模的關鍵條件。“近年來我們在廣東、山東、江西、宜昌、福建都有布局智造工廠項目，推動鋅基液流電池產業化與規模化發展，這也為大幅降低成本夯實了基礎。”谷雨說。

　　SOFC

　　前景可觀但經濟性可靠性有待提升

　　廣東惠州天然氣發電有限公司有個“特別”的設備間：設備間里整齊排放著6臺藍色箱柜，風機、逆變器、電堆、換熱器、控制器等在里面運轉，不同顏色的管道分別把燃氣、水通入其中，再經過高溫化學反應進行發電。

　　這就是廣東能源集團科技研究院與潮州三環以及惠州天然氣電廠合作開展的“210kW高溫燃料電池發電系統研發與應用示范項目”。該項目是國內首個實現百千瓦級SOFC發電示范應用的項目，整套設備交流發電凈效率高達64.1%，熱電聯供效率高達91.2%，且無氮氧化物等氣體排放。

　　作為新一代燃料電池技術，SOFC利用電化學反應，使電子單向流動進行發電，具有發電過程簡單高效、燃料來源廣(可使用氫氣、天然氣、沼氣、生物質氣、焦爐氣、煤制氣等燃料)、可熱電聯供、綠色低排放等優點，同時也是目前全球范圍內發電效率最高的新能源技術路線。

　　廣東能源集團研究院新業態中心工程師陳正鵬介紹，SOFC技術在冷熱電聯供、分布式能源、船舶電源、沼氣垃圾填埋氣發電、煤氣化發電等領域具備巨大的應用前景，還能實現煤炭、天然氣等化石能源的高效清潔利用。

　　近幾年，SOFC發電技術相繼進入我國發改委、工信部、能源局等發布的“能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)”以及“中國制造2025——能源裝備實施方案”等行動路線和發展規劃等專項任務。同時，SOFC發電技術也被列入國家、廣東省科技管理部門重點研發計劃專項支持。

　　與此同時，我國在SOFC基礎理論探索、材料研究、單電池及電堆研發與生產、系統集成方面取得了顯著的進展。在SOFC關鍵材料的制備技術方面，國內企業已經接近世界先進水平。同時也有數家企業掌握了大面積單電池量產技術。比如，潮州三環不僅是全球最大的SOFC電解質隔膜供應商，占全球市場80%，也是歐洲市場最大的SOFC單電池供應商，累計發電79.8GWh。

　　乘著政策支持的東風，今年以來，國內一批SOFC企業加緊布局且在項目、產品、合作等方面取得進展，SOFC產業化正“春潮涌動”。

　　濰柴動力發布全球首款大功率金屬支撐商業化SOFC;華清能源國內首套商業化、全自主知識產權25kWSOFC熱電聯供系統產品下線;氫邦科技5kW固體氧化物電池CO2電解合成燃料綜合系統產品下線……

　　在國內，SOFC尚處于技術研發示范早期階段，產業鏈配套尚不成熟，產品經濟性、可靠性都有待提升。

　　“SOFC實現大規模商業化落地，目前主要瓶頸在于其成本高、壽命較短以及相對缺乏工業可靠性的驗證。”潮州三環深圳研究院院長陳爍爍說。

　　在電堆方面，國內企業電池結構設計、單電池組裝方面的能力還需提升，電池密封和連接體結合強度在長期運行中也存在不穩定等問題，這在一定程度上影響了SOFC系統的使用壽命。此外，國內從事輔助系統專業生產的企業較少，導致SOFC企業需要向外定制或自行研發，使SOFC生產成本大大提高。

　　“在SOFC商業化早期，可通過推廣和擴大示范應用規模，探索技術與市場的更多交集。給予適當的產業補貼和相關科技獎勵支持，也將有助于SOFC產品更早實現大規模商業化。”陳爍爍建議，SOFC產業升級發展，仍需國家加大政策扶持力度，推動相關技術進步。

　　南方日報記者 許寧寧 劉倩 昌道勵 李赫

作者：許寧寧 劉倩 昌道勵 李赫