編者按：2023年9月12-14日，以“綠色 持續(xù) 共生 向新”為主題的“第五屆未來能源大會”在江蘇常州武進召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，緯景儲能科技有限公司產(chǎn)學研高級專家謝濱歡發(fā)表了《鋅基液流電池——低成本高安全的長時儲能電池》的主旨演講。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進行整理。

謝濱歡：在場的各位來賓，各位嘉賓，大家上午好!非常榮幸，也非常高興在這里跟大家做一些關于清潔能源技術的分享，我是來自維景儲能的謝濱歡，是在上海做鋅基液流智能制造的一家企業(yè)。

說到清潔能源不得不提到雙碳目標，雙碳目標大家都比較熟悉，這個里面我們比較關注的是雙碳目標里面對咱們國家的挑戰(zhàn)，這個挑戰(zhàn)，我們認為先看一下雙碳目標，雙碳目標大家都知道是3060，30是碳達峰，60是碳中和，但是碳要降下來，但是經(jīng)濟不能跟著碳降下來，所以紫色這條線就是GDP的增長曲線。我們認為GDP的經(jīng)濟要一直持續(xù)地發(fā)展，這個曲線是向上的曲線。黃色是電力消耗的曲線，通常都是根據(jù)經(jīng)濟增長是呈比較正比的關系，所以電力消耗持續(xù)有上行的趨勢。

但是我們的碳達峰要求碳降下來，實際上碳的來源目前70%還是產(chǎn)生電力的，所以我們的目標就是怎么樣讓這兩條曲線脫鉤，我們看一下現(xiàn)在不同的行業(yè)里面碳排放的占比。

電力占到了將近一半，45%的比例，我們要完成雙碳目標，對能源結構要做出大刀闊斧的改革，尤其是電力能源的結構，既要保障日益增長的電力供應，又要滿足綠色低碳的要求，這里面有雙重的壓力和挑戰(zhàn)，用電量的劇增同時滿足雙碳的目標。

所以能源結構的改革勢在必行，我們看一看現(xiàn)階段電力能源的結構，這個是來自《新型電力系統(tǒng)發(fā)展白皮書》當中對于2022年全國各類電源裝機和發(fā)電量的占比，可以看到現(xiàn)在火電的高碳能源占據(jù)著半壁江山。所以在雙碳目標下必須大幅度地提高清潔能源的占比，構建新型電力系統(tǒng)，這里有一個比喻，我覺得比較形象就是對于新型能源體系安全是前提，清潔低碳是方向，新能源是主力軍，新型電力系統(tǒng)是主戰(zhàn)場。

剛剛說要大幅度提高清潔能源的占比，到底要提高到什么程度才能比較完美的實現(xiàn)雙碳目標呢?這里有一個統(tǒng)計，這是來自一些公開數(shù)據(jù)的整理，說我們要完成3060雙碳目標，首先到2025年倒推過來，非化石能源、清潔能源的占比要達到30%，到2030年到50%，到2060年要超過80%，這樣才能夠比較完美的實現(xiàn)雙碳目標。

這么高清潔能源的占比，會帶來什么問題呢?我們說風電和光伏的規(guī)模應用是有一些痛點的。新能源發(fā)電有天生的隨機性和不穩(wěn)定性，右上角的這張圖片是典型的熱風光的曲線，可以看到波動非常強，或者說光伏的發(fā)電，白天陽光比較強烈的時候，發(fā)電就會比較高，晚上沒有光了就不發(fā)光了，所以這種天生的隨機性和不穩(wěn)定性，就會造成新能源發(fā)電輸出功率頻繁的變化，會造成電壓的波動和閃變等等。這些難以控制的因素，往往會對現(xiàn)有的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)造成比較大的沖擊。除此之外，包括風光出力和用電峰谷不太匹配，也會造成棄風、棄光。解決方案是什么呢?《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》里面也提到了要提升電力系統(tǒng)的靈活性，構建安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合的新型電力系統(tǒng)，同時在今年7月份，中央深改委會議當中又強調(diào)了深化電力體制改革，要構建靈活智能的新型電力系統(tǒng)，不管是靈活還是柔性靈活、靈活智能都強調(diào)了靈活、柔性的電力系統(tǒng)。

靈活、柔性的電力系統(tǒng)里面儲能就是重要的環(huán)節(jié)，這里展示的是傳統(tǒng)的“源網(wǎng)三者”的電力系統(tǒng)，源就是電源側、發(fā)電側，網(wǎng)就是電網(wǎng)側，到了用電端就是用戶側，就是源網(wǎng)和三者，未來我們要構建柔性靈活的電力系統(tǒng)，就要在這三個環(huán)節(jié)當中加入儲能的環(huán)節(jié)，因為儲能可以大大提高每一側的靈活性和柔性。

電源測采用風光+儲能就可以大幅度提高清潔能源利用效率。用戶側可以把儲能作為“超級充電寶”做能量時移和削峰填谷的作用。

新能源到底占比多少配上儲能呢?國際能源署給出指導意見，當新能源占比超過15%之后，其實對電網(wǎng)的沖擊就會比較大，就需要引入儲能。咱們國家現(xiàn)在到了哪個階段呢?2023年上半年通過一些公開數(shù)據(jù)的發(fā)布，中國全社會用電量當中風光發(fā)電量的占比已經(jīng)超過了15%，達到了接近17%的比例，所以目前來講儲能就變成比較剛需的環(huán)節(jié)。

現(xiàn)在儲能既然變成剛需，有沒有問題呢?有挺嚴重的問題，我這里寫了一個字就是“貴”，這個挑戰(zhàn)非常大，非常貴，這邊是一個能源的“不可能三角”，這個“不可能三角”展示了咱們對理想能源的一些追求，就是希望一種能源既能夠供應安全，又能夠綠色低碳，同時能夠價格可及。

我們看到左邊，咱們國家的資源稟賦是“富煤平油少氣”，石油和天然氣緊扣的依賴度非常高，目前國家的電力主要來自于煤炭，煤炭的儲量相對比較豐富，所以對咱們國家的戰(zhàn)略來說，可以滿足供應安全，同時價格比較平價，現(xiàn)在煤電上班的度電成本是4毛錢左右，價格還是可及的，但是最大的問題就是不滿足綠色低碳，非常的高碳，所以要減少煤炭發(fā)電的比例，用風光發(fā)電，但是風光發(fā)電目前如果單純的風光發(fā)電來說，自己發(fā)電的成本已經(jīng)很低了，可以低到1毛錢到2毛錢左右非常低的水平。但是如果將來風光配上儲以后，目前風光配儲的成本是差不多1塊錢，這是不太承受得了的成本，未來的目標就是風光配儲之后的成本能夠跟現(xiàn)在的煤炭發(fā)電的成本一致，或者說比現(xiàn)在煤炭的發(fā)電成本更小一些，到4毛錢以下，3毛多的程度，就可以比較好地解決能源的“不可能三角”，變成能源的“可能三角”，所以這是目前比較大的挑戰(zhàn)。

剛剛說到儲能，變成了一個剛需，而且非常有必要，同時也有挑戰(zhàn)，從去年下半年開始，整個國家層面、地方層面，包括政策層面都對儲能有一些非常多的關注和特別大力的支持。去年年底的中央經(jīng)濟工作會上，習近平主席就提出了“要統(tǒng)籌布局電力的源網(wǎng)荷儲，加快建立新型電力系統(tǒng)”，在前段時間的全國生態(tài)環(huán)境保護大會上又重申了這個觀點，我們要構建清潔低碳、安全高效的能源體系，加快構建新型電力系統(tǒng)。

今年李強總理多次調(diào)研了儲能企業(yè)，一次是4月份調(diào)研了海博思創(chuàng)，第二次是6月份調(diào)研了大連融科，這里提到了液流電池對于能源轉型的重大意義。

除此之外，中央在其他工作會議上也多次強調(diào)了儲能設施建設對新型電力系統(tǒng)和能源安全的重要性。

這是我們自己統(tǒng)計的2021年上半年到現(xiàn)在，國家層面和地方層面直接跟儲能相關政策出臺的數(shù)量，主要想要表達一下出臺的數(shù)量和密度都非常高，尤其是從2022年下半年開始到現(xiàn)在，基本上是處于一個直線上升的水平，可以看到儲能的重要性以及國家對于儲能支持的力度。

這里展示了比較典型的廣東省，在《廣東省推動新型儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》里面，是第一個在地方層面里面提到了萬億儲能產(chǎn)業(yè)概念的政策，提到2027年全省新型儲能產(chǎn)業(yè)營收達到1萬億元，裝機規(guī)模達到400萬千瓦，這個政策出來以后，在儲能行業(yè)里面引起了非常大的關注。

我們測算了一下，到底中國儲能設備市場的規(guī)模有多少，為什么地方層面就可以在一個省級就可以提出萬億儲能的政策里面，這個里面我們是比較保守的估算，按照政策目標的非化石能源占比，到2025年30%推算到非化石能源的發(fā)電量、裝機量，按照配20%的儲能來算，這樣算下來的話，我們僅僅到2025年中國的發(fā)電側的儲能就擁有超過1萬億人民幣的市場了。這個里面剛剛說到是保守的估算，一是按照政策目標的占比，實際的比例應該會大于政策的目標，同時我們只算到了發(fā)電側，現(xiàn)在電網(wǎng)側和用戶側的儲能市場蓬勃發(fā)展，所以到2030年市場規(guī)模會超過10萬億，甚至比10萬億還要更多一些。

我們看一下現(xiàn)在新能儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢是到了哪個點呢?這里引用了比較經(jīng)典的生命周期理論，我們認為目前的新型儲能產(chǎn)業(yè)在咱們國家是到了驗證期到成長期，成長期到爆發(fā)的階段，未來要經(jīng)歷哪些變化或者哪些成長和發(fā)展呢?一是技術路線會多點開花，二是各類技術會趨于成熟，三是產(chǎn)業(yè)鏈趨于完善，四是降本增效速度加快，五是規(guī)模占比越來越大，六是應用場景更加多元，七是行業(yè)壁壘逐漸提高。

我們看看國內(nèi)儲能建設發(fā)展路徑是什么?《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》當中明確了儲能側的發(fā)展路徑實際上從短時到長時，從日內(nèi)平衡到日以上的平衡，以及到覆蓋全周期的多類型儲能協(xié)同運行的路徑。

除了國家之外，全世界各國都在大力發(fā)展長時儲能的技術，以美國為例，也是來自《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》當中，2025年美國儲能預計功率是2億千瓦，容量是12億千瓦時。不同時長的儲能配置可以看到基本上4小時以上的儲能就是長時儲能，超過4小時、6小時、8小時的儲能的配置到2050年美國會占到78%非常高的比例。所以這個長時儲能對于提高電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力和消納能力是非常重要的。

為什么是必需和重要的呢?4小時以上的長時儲能將成為新能源的最佳搭檔，是因為我們的可再生能源并網(wǎng)的比例會逐漸提升，這是一個典型的一天用電的負荷，這是典型的光伏發(fā)電的曲線，這個是風電的曲線，我們把光伏和風電的曲線做一個加和，和用電負荷做一個對比就可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在在主要發(fā)電時段和高峰用電時段有錯位，存在4小時以上的供需落差，所以相較于短時儲能，長時儲能確實才會更好的實現(xiàn)電力平移，起到平衡電力系統(tǒng)規(guī)?；⒋鎯﹄娏Φ淖饔?。

同時，在咱們國內(nèi)的地方政策里面，4小時以上的長時儲能的需求也已經(jīng)成為趨勢，這里羅列了一部分，在政策里面提出了4小時以上的儲能需求的政策，可以看到目前主要集中在風光資源比較豐富的地區(qū)，但是未來這個趨勢一定會非常快速地有一個蔓延的趨勢。

這個是來自趙天壽院士的報告，長時儲能這么重要，目前長時儲能有什么要求?這是比較典型的三類適合長時儲能，并且技術比較成熟的長時技術路線，包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、鋰電池儲能。

抽水儲能和壓縮空氣儲能這兩類物理儲能實際上都是抽水，水和壓縮空氣，一個電能跟水勢能互相的轉化，壓縮空氣是電能和空氣內(nèi)能的轉化，它們共同的特點就是能量載體、水和空氣都是可流動的流量和功率是解耦的，這個對于長時儲能非常重要。但是抽水蓄能和壓縮空氣儲能通常來講都會受到地理條件的限制，我們就看不太受地理條件限制的鋰電池儲能，鋰電池儲能是電能和化學能的相互轉化，但是問題是第一能量載體不可流量，二是容量和功率是強關聯(lián)的，所以我們現(xiàn)在就要討論不受地域限制的電化學儲能，怎么樣能夠像抽水蓄能和壓縮空氣儲能一樣的實現(xiàn)長時儲能的要求呢?

這里羅列了比較常見的各類的儲能技術的應用場合，我們可以看到液流電池就是其中比較好的解決方案，可以滿足長時儲能需求，也是電化學的儲能技術。什么是液流電池呢?它是大規(guī)模的電化學儲能裝置，跟鋰電不一樣，鋰電可以做動力電池，當然它也是從動力電池來的，液流電池不能做動力電池，也不能做非常小型化的，這是跟鋰電不一樣的。但是液流電池優(yōu)勢和特點是在于它是反應的活性物質(zhì)是存儲在左右兩個正負電解液當中，是利用正負極兩側溶液當中的活性物質(zhì)的氧化還原狀態(tài)的改變，可逆的氧化還原反應實現(xiàn)充放電。所以右邊這兩幅圖片是我們產(chǎn)品的形態(tài)，基本上都是長這樣，上面放電堆，下面就是電解液，下面放的是容量模塊，上面放的是功率模塊。這樣的設計或者這樣反應的原理就使得功率和儲能容量設計是相對獨立的。

這里有一個更詳細的展示，液流電池的功率和容量解耦的，這個解耦可以使得這個容量的邊際成本比較低，首先看這個功率與容量解耦的意思，最左邊上面的圖片，液流電池怎么調(diào)節(jié)輸出功率呢?如果增加輸出功率，我可以不改變儲罐和電解液，我只要增加電池模塊就可以了。如果增加容量的話，我電池的模塊可以不用變，只要增加儲罐和電解液就可以了，這就是為什么功率和容量解耦的原因和解耦的方式。

容量邊際成本低就是源于解耦，最右邊展示的這個圖片，這個單位沒有實際的意義，就是做一個展示。上面彎曲的曲線是液流電池的曲線，下面是功率和容量強相關的曲線，這個意思就是說最最開始，我們到了4小時，4小時之前，趨勢液流電池投入的成本是高于強關聯(lián)的鋰電，大于4小時，或者不一定4小時，或者某一個時間點以后，因為容量邊際成本會下降，就是容量大了之后，因為不需要動電池的模塊，所以在交點交集之后，成本就下降了這個就是容量邊際成本低，并且更適合長時儲能的原因。同時有一個非常大的優(yōu)點，就是本質(zhì)安全，本質(zhì)安全就是完全沒有燃爆的風險，因為水質(zhì)電解液，不可燃，沒有燃燒和爆炸風險，所以液流電池就非常適合于大規(guī)模和大容量的長時儲能的應用場景。

安全性和經(jīng)濟性是制約儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩個關鍵核心因素，安全是命脈，國內(nèi)外的儲能電站起火爆炸事故時有發(fā)生，大家都比較熟悉，對于電力系統(tǒng)來講，安全一定是重中之重，所以安全是命脈。液流電池因為是本質(zhì)安全的，所以在安全上面沒有任何問題。經(jīng)濟性是最關鍵的問題，所以現(xiàn)在要提高經(jīng)濟性是液流電池發(fā)展的關鍵要素，經(jīng)濟性是動力，LCOS就是全生命周期度電成本，降低LCOS是提高儲能經(jīng)濟性非常關鍵的因素。我們從公式里面看到如何降低度電成本，我們知道提高循環(huán)壽命，提高系統(tǒng)效率，降低資本的投入，這些都是我們降本比較關鍵的路徑。

現(xiàn)在液流電池是處在什么樣的發(fā)展階段呢?我們把儲能的技術，做一個排隊，第一梯隊、第二梯隊、第三梯隊，第一梯隊是抽水蓄能，最成熟。第二梯隊就是新型儲能里面的電化學儲能、鋰電、壓縮空氣等等，液流電池就處于第二梯隊里面商業(yè)化的初期，我們看看占比就可以看到，這是來自國家能源局截至今年6月底統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，中國新型儲能裝機規(guī)模占比，鋰電占到了97%絕對的主體地位，剩下的3%里面，液流電池只占到1.1%，剛剛分享了液流電池的趨勢，所以我們說液流電池雖然目前處于商業(yè)化初期，但是前景非常廣闊。

接下來簡單過一下維景儲能在做的事情，我們做電池本體，這個是電池的形態(tài)，最主要的特點，除了液流電池都有的本質(zhì)安全，適合長時之外，最大的特點就是技術的成本比較低，因為我們用的是鋅和鐵價格比較穩(wěn)定的原料，讓我們電解液的成本在系統(tǒng)里面的占比比較低，也非常的有利于我們降低儲能系統(tǒng)的成本。

安全性，這里也引用了美國消防協(xié)會安全等級評估，數(shù)字越高越危險，數(shù)字越低越安全，可以看到液流電池是一個不燃不爆的技術。

(如圖)這是我們目前在全國的布局，總部和研發(fā)中心都在上海，北京有辦公室，第一條產(chǎn)線是在江蘇鹽城，在珠海“超G工廠”也已經(jīng)開始投產(chǎn)了，臨沂的“超G工廠”，并且在宜昌、贛州、三明“超G工廠”都已經(jīng)開工和規(guī)劃完成了。

這里展示的是第一條在鹽城的智能制造產(chǎn)線正式啟用視頻，是今年1月份啟用的，那個時候液流電池還沒有發(fā)展到現(xiàn)在這么受關注和蓬勃發(fā)展的階段，那個時候液流電池的智能制造產(chǎn)線更沒有先例，當時做這條產(chǎn)線還是花費了很多的功夫和精力，我們就做出來了，這條產(chǎn)線非常好的做快速的迭代以及對于其他超G工廠的復制。

這是在珠海的“超G工廠”全面投產(chǎn)之后，產(chǎn)能可以超過6WGh，現(xiàn)在是市場逐漸投產(chǎn)的階段，這個是山東臨沂吉瓦級工廠，今年10月份會投產(chǎn)。

我們之所以規(guī)模化的生產(chǎn)，因為規(guī)?；a(chǎn)才能帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈的降本，我們也可以助力生態(tài)合作伙伴在能源和生態(tài)的價值鏈上一起取得更大的商業(yè)回報。

這是我們之前的項目，這是第一個在江西上饒2021年10月份并網(wǎng)成功的光伏配儲的項目，這個是山東日照的光伏配儲的項目。維景儲能這幾年發(fā)展過程當中，獲得了各種各樣的榮譽，就不一一的說了，我們也擔任了上海市未來產(chǎn)業(yè)新型儲能專委會的執(zhí)行副主任，并且入選了第三批國家能源領域首臺(套)重大技術裝備(項目)名單，這個對我們來說是非常大的鼓勵，我們也是唯一一家以裝備進入到這個名單當中儲能的企業(yè)，并且我們是唯一的單位。

除此之外，我們還獲得了“專精特新”和國家級的“專精特新”小巨人的認定，也入選了2023中國獨角獸企業(yè)。

我們的理想就是能夠以更低成本、更高安全的儲能電池實現(xiàn)安全、清潔、平價的未來能源，把能源的“不可能三角”變成能源的“可能三角”，在2025年將提供超過180億度綠電和減少超過1000萬噸的碳排放。

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