鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1500次 | 2018年05月13日
美國研究表明主導(dǎo)市場的鋰離子電池或阻礙其他儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展
近日在由美國信息技術(shù)和創(chuàng)新基金會(huì)主辦的一次活動(dòng)中,這個(gè)調(diào)查研究報(bào)告的作者之一,麻省理工學(xué)院華盛頓辦公室前主任WilliamBonvillian說,“技術(shù)鎖定將存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。”
Bonvillian表示,鋰離子電池在市場中的主導(dǎo)地位可能會(huì)阻礙放電更長時(shí)間的儲(chǔ)能技術(shù)的市場進(jìn)入。他說,“一些能夠改善儲(chǔ)能的技術(shù)研究可能會(huì)因此擱淺?!?/p>
當(dāng)這種主導(dǎo)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)推出可執(zhí)行相同功能的備選方案時(shí),就會(huì)發(fā)生技術(shù)鎖定的情況。這可能是有益的,因?yàn)樗铀倭藙?chuàng)新過程,并降低了主導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)的成本,從而擴(kuò)大了采用。這就是鋰離子電池發(fā)展所發(fā)生的情況。
調(diào)研機(jī)構(gòu)GTMResearch最近的一份報(bào)告表明,2017年第四季度鋰離子電池在美國儲(chǔ)能市場的份額為98.8%,使該技術(shù)連續(xù)第13個(gè)季度成為市場領(lǐng)導(dǎo)者。在最近的另一份報(bào)告中,GTM公司預(yù)測到2022年存儲(chǔ)系統(tǒng)價(jià)格將以每年8%的速度下降。
技術(shù)鎖定的風(fēng)險(xiǎn)
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
另一方面,技術(shù)鎖定會(huì)帶來一些風(fēng)險(xiǎn)。其中一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)就是市場過度集中。該報(bào)告稱,更令人擔(dān)憂的風(fēng)險(xiǎn)是,可能會(huì)改善儲(chǔ)能主導(dǎo)設(shè)計(jì)的技術(shù)創(chuàng)新將陷入困境,并且從未完全成熟。
報(bào)告作者表示,鋰離子電池適用于電動(dòng)汽車和電子產(chǎn)品,但不一定是電網(wǎng)的理想選擇,鋰離子電池的市場鎖定使得替代儲(chǔ)能技術(shù)的生產(chǎn)商難以在市場上生存,更不用說繼續(xù)創(chuàng)新和規(guī)?;l(fā)展。這可能會(huì)阻止可能放電時(shí)間更持久、循環(huán)壽命更長的更加優(yōu)化的替代儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)入。
DavidHart是信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會(huì)的高級(jí)研究員,也是這個(gè)調(diào)查報(bào)告的作者之一。他指出,目前已經(jīng)出現(xiàn)了兩種跡象。“鋰離子電池的優(yōu)勢已經(jīng)使替代儲(chǔ)能技術(shù)難以進(jìn)入實(shí)施階段,全球規(guī)模的公司正在擴(kuò)大鋰離子電池的生產(chǎn)。”Hart說。報(bào)告中表明,全球五大鋰離子電池生產(chǎn)商計(jì)劃到2020年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量增長到三倍。
太陽能電池也有類似的發(fā)展模式。太陽能發(fā)電產(chǎn)品生產(chǎn)商加大了光伏板的生產(chǎn)力度,也為替代太陽能技術(shù)的制造商帶來了壓力,甚至迫使它們退出市場。
2017年4月,兩家美國太陽能產(chǎn)品生產(chǎn)商Suniva公司和SolarWorld公司向美國國際貿(mào)易委員會(huì)(ITC)投訴這樣的貿(mào)易行為。今年1月該委員會(huì)宣布對(duì)外國光伏板征收30%的關(guān)稅。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
Hart說,“存在一些已經(jīng)發(fā)生的問題,我們的競爭對(duì)手并不是按照相同的規(guī)則行事?!边@指的是一些國家的鋰離子電池制造能力的提升。他表示,“美國在這方面做得并不好,這使企業(yè)競爭處于劣勢?!?/p>
鋰離子電池的風(fēng)險(xiǎn)
此外,大量的資金投入到擴(kuò)大生產(chǎn)鋰離子電池的項(xiàng)目中,這就增加了其他競爭者僅靠價(jià)格競爭的壓力。鋰離子成本曲線是其他各種應(yīng)用的技術(shù)的總和,但主要用于電動(dòng)車輛和電子產(chǎn)品,因此它不能準(zhǔn)確反映用于實(shí)際應(yīng)用的鋰離子電池的成本。
液流電池制造商Ambri公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼商業(yè)化高級(jí)副總裁,首席技術(shù)官DavidBradwell表示,公用事業(yè)規(guī)模的鋰離子電池的成本具有一些獨(dú)特的特性,并未在許多鋰離子成本曲線預(yù)測中得到充分反映。
Bradwell指出,鋰離子電池也容易受到原材料風(fēng)險(xiǎn)的影響,因?yàn)樗鼈兪褂媒饘兮挘罱鋬r(jià)格翻了一番。鎳也可以用作一種替代品,但這種折衷是將會(huì)減少鋰離子電池循環(huán)壽命?!斑@對(duì)電動(dòng)汽車的應(yīng)用來說沒有問題,但它不適用于電網(wǎng)應(yīng)用?!盉radwell說。
其他儲(chǔ)能技術(shù)
麻省理工學(xué)院的研究論文提到了許多類型的儲(chǔ)能技術(shù),例如,壓縮空氣儲(chǔ)能和動(dòng)力學(xué)儲(chǔ)能等,但是被視為鋰離子電池主要競爭對(duì)手的技術(shù)是液流電池技術(shù)。
液流電池通過電解質(zhì)的交換來存儲(chǔ)和產(chǎn)生電流。與鋰離子電池不同,液流電池可以實(shí)現(xiàn)幾乎無限地充放電循環(huán)。通過調(diào)節(jié)容納電解質(zhì)的容器的大小,液流電池電池能夠比鋰離子電池更容易地?cái)U(kuò)展和縮減以滿足放電需求。
然而,與鋰離子電池不同,各種液流電池仍在進(jìn)行激烈的技術(shù)競爭。液流電池的回程效率比鋰離子電池的回程效率低很多,這是因?yàn)樵陔娊獠壑g移動(dòng)電解質(zhì)所需的泵的寄生負(fù)載的原因。然而,液流電池的主要優(yōu)勢在于它們能夠通過放大電解質(zhì)儲(chǔ)存池,來提供較長的放電持續(xù)時(shí)間。盡管如此,液流電池仍然難以在市場上獲得廣泛認(rèn)可。
“這絕對(duì)是一場艱苦的戰(zhàn)斗?!币毫麟姵厣a(chǎn)商PrimusPower公司的業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理PaulFerrera表示。他指出,鋰離子電池可以持續(xù)放電四個(gè)小時(shí),正在適應(yīng)電網(wǎng)規(guī)模的應(yīng)用。他說,對(duì)于很多應(yīng)用來說(比如變電站切換或從太陽能發(fā)電峰值到傍晚升高的能量轉(zhuǎn)換),液流電池是一個(gè)更加可行的選擇。
“液流電池最大的優(yōu)勢是原材料成本低。”Ferrera說。PrimusPower公司已將鋅溴液流電池的原材料成本降至50-60美元/千瓦時(shí),而鋰離子電池的原材料成本約為125-150美元/千瓦時(shí)。
由于Primus公司的液流電池技術(shù)不需要采用離子交換膜,并且可以使用單個(gè)流動(dòng)回路進(jìn)行電解液交換,因此Ferrera聲稱的獨(dú)特的液流電池與鋰離子電池的成本相當(dāng)。“我們的液流電池的價(jià)格可以與鋰離子電池進(jìn)行競爭?!彼f。
流程優(yōu)勢
Ferrera表示,他相信,隨著今后的生產(chǎn)制造變得更加高效,液流電池技術(shù)將以成本為基礎(chǔ)迅速超越鋰離子電池。他說,液流電池不會(huì)降低使用率,并減少了更換電池成本的需要,也不會(huì)降低項(xiàng)目的建設(shè)成本,從而降低了儲(chǔ)能項(xiàng)目的生命周期成本。
Ferrera表示,液流電池特別適用于旨在幫助解決“鴨子曲線”問題的項(xiàng)目,因?yàn)樗軌蛟诎滋齑鎯?chǔ)大量電力,并在夜間高峰時(shí)段將電量釋放到極限。他說,“我們的液流電池非常適合解決鴨子曲線的問題,它可以實(shí)施100%的放電和無限次的循環(huán)?!?/p>
但Ferrera承認(rèn),鋰離子電池在市場地位方面具有一些優(yōu)勢,該技術(shù)具有30年或40年的發(fā)展歷史,并且許多公司得到大量資產(chǎn)負(fù)債表的支持,能夠承受負(fù)利潤率。“我們的公司的發(fā)展歷史只有九年,但我們認(rèn)為儲(chǔ)能市場足夠大?!盕errera說。
他表示,鋰離子電池將繼續(xù)成為短期應(yīng)用和移動(dòng)應(yīng)用的市場贏家,并且仍然得到那些空間和功率密度有限的客戶的關(guān)注。但是,越來越多的公用事業(yè)公司開始了解液流電池在長時(shí)間儲(chǔ)能方面的優(yōu)勢。
Ferrera表示,PrimusPower公司目前正處于過渡期,將從示范項(xiàng)目轉(zhuǎn)向商業(yè)生產(chǎn)。他說,“我們推出了一些商業(yè)項(xiàng)目,在本季度就有5到8個(gè)?!?/p>
Primus公司也是政府資助的接受者,麻省理工學(xué)院的論文作者希望看到更多的措施來鼓勵(lì)發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)的多樣性。其論文為政策制定者提出了若干建議,如擴(kuò)大研發(fā)資金,為以新興技術(shù)為重點(diǎn)的儲(chǔ)能提供稅收抵免,并與國際盟友合作打擊不公平的貿(mào)易行為等。
美國能源部高級(jí)研究計(jì)劃署日前宣布了一項(xiàng)耗資3000萬美元的長期儲(chǔ)能資金計(jì)劃,主要針對(duì)可以提供10小時(shí)至100小時(shí)儲(chǔ)能設(shè)備。
Hart說,創(chuàng)建一個(gè)利基市場可以創(chuàng)造一個(gè)增長平臺(tái)。例如,他列舉了創(chuàng)建太陽能利基市場的例子。
幾年前,風(fēng)電曾是占市場主導(dǎo)地位的可再生能源技術(shù)。為了鼓勵(lì)太陽能的發(fā)展,美國許多州都部署了太陽能開發(fā)項(xiàng)目,而以類似的方式,美國各州可以為成熟的儲(chǔ)能技術(shù)開辟一個(gè)新的領(lǐng)域,而不是成熟的技術(shù)。Hart表示,“我相信市場需求的作用,但有時(shí)它們必須平衡一些。”