工業儲能領域的機會
通信電源領域到目前為止都是閥控密封式鉛酸蓄電池的主要市場之一,市場占有率達到90%以上,主要用于通信基站和中心機房的后備電源,總的采購金額約占電信固定資產投資的2%~3%。這塊市場不僅已經非常成熟,并且近幾年移動互聯網的興起讓通信行業再次迎來激增,這自然會帶動電池需求的快速增長。據比亞迪估計,其價值大約為100億美元,該公司已經與中國三大通信商都簽訂了戰略協議。
而新一代電池技術在能量功效、環境安全、循環壽命、體積等性能上都遠遠超過傳統的鉛酸電池。以通用電氣的鈉鹽電池Durathon為例,它以對環境友好的鹽和鎳為主要原材料,比會產生二次污染的鉛酸電池環保得多。鉛酸電池單位重量的能量密度很低,只有30瓦時/公斤,而鈉鹽電池為120瓦時/公斤,鋰電池大致是80~90瓦時/公斤。循環使用壽命是考量指標電池的重要指標之一,這也是為何鉛酸電池雖便宜,但到目前為止也無法用于電力并網的原因——頻繁地深度放電會損害它們的性能,在某些應用環境中,鉛酸電池可能僅維持6個月。而通用電氣官方數據表示Durathon電池至少可以深度放電3500次,每日充放電的情況下可以使用10年,循環使用壽命幾乎比鉛酸電池長了10倍。更重要的是,在-20℃至60℃的使用環境下,Durathon電池的性能都不受影響,光這一點就讓傳統鉛酸電池難以望其項背。
但鉛酸電池的優勢在于其低廉的價格。目前,鋰離子電池的價格大致是600美元/千瓦時;Durathon電池到2015年可能會實現500美元/千瓦時的價格。但通用電氣全球研發中心儲能研發平臺負責人菲爾德·格蘭(Merfeld Glen)認為,Durathon電池具有循環壽命更長、能量密度更高、不需要空調可以減少燃料等優勢,從長遠來看,Durathon電池更具經濟效益。且加之全球環保政策的日趨嚴格,鉛酸電池不具長遠發展的未來。
另一個讓這些電池企業垂涎的市場是公共電力的儲能應用。隨著清潔能源、智能電網以及解決第三世界國家用電需求的興起,電力并網、離網電力、電網調峰等的應用要求越來越凸顯。
電力并網是指將清潔能源,如風電、太陽能產生的間隙性、波動性電力,添加到大電網中,從而廣泛整合各種資源的電力,以保證電力供應的穩定性。電力公司使用存儲的能量,滿足使用高峰期間的電力需求的做法稱為電網調峰,有助于保持電網的可靠性和效率,并降低電價。這些應用需要幾十到幾百千兆瓦時的儲存值。歐洲儲能協會(EASE)副會長杰里斯·瑞德斯戈爾德(Jillis Raadschelders)在去年表示,到2030年,儲能市場的規模累計將達5000億歐元。
當今最常見的電網存儲技術是抽水蓄電,占近90%的公用電力儲能。然而,這受到地質和空間的限制,而且抽水蓄電系統需要多年時間,花費數百萬美元才能建成。近幾年,電力公司開始考慮電池,因為它們幾個月就可以交付,而且在理論上可以放置在任何地方。
但目前為止,并沒有現成的電池可以較好地滿足所有電網級儲能的要求,因為電力機構需要的是廉價且持久耐用的方法,而現有電池的成本效益都遠遠高于抽水蓄電。哈雷西·卡瑪斯(Haresh Kamath)是電力研究院(Electric Power Research Institute)能量儲存項目經理,他說,“有一些電力公司目前開始使用鉛酸電池和鈉硫電池,用于電網存儲。鉛酸電池便宜,但只有500至1000個循環,算下來,價格還是太貴;而鈉硫電池則很昂貴,每千瓦時達1000美元。”
離網電力(或稱“微電網”)則是解決像印度這類第三世界國家、還未通電地區用電需求的最佳手段。這些偏遠地區大多使用柴油發電機供電,但是,石油價格高,太陽能電池板價格低,因此,某些情況下,安裝太陽能更便宜。為了存儲白天發的電供夜間使用,這些社區就需要電池系統。而此類電池系統要能夠處理任何級別的用電,從幾十千瓦時到幾兆瓦時。
這些便是通用電氣為其鈉鹽電池尋找到的“未被滿足的市場需求”,“隨著時間的推移,電力成本將下降,因為通用電氣的新電池即將賦予電力部門同時使用多種不同技術的能力”,其CEO伊梅爾特在工廠的開幕式上說。通用電氣認為自己的電池非常適合被用于微電網或小電網,支持其脫離主干電網運作并提供電網質量的電力。
當然,發現這個空白需求的不止他們一家。阿奎昂能源的電池設計同樣是為了此類電網應用,其創始人惠特克說,“我們的電池已被證明非常適合離網太陽能和風能支持,也適合調峰,雖然這是兩種非常不同的應用。”Khosla Ventures的一位投資人認為,大規模的電力存儲技術將是未來電網基礎設施最為關鍵的一部分,先進電池技術可以充分滿足這個需求,所以,該公司和比爾·蓋茨一起投資了“液態金屬電池”公司。
盡管電池制造商們大舉進入儲能領域的號角剛剛吹響,但與市場發育不完善、客戶單一的電動車市場相比,工業電力儲能的前景還是給了他們信心。伊梅爾特說:“我們預計這項新業務(指能源儲存業務)將能在幾年后產生10億美元的年收入。我們會繼續將這項電池技術的運用范圍從電信擴展到新的領域,如電力并網、不間斷能源的應用和動力產業。”
通用電氣全球研發中心儲能研發平臺負責人菲爾德·格蘭
通信電源領域到目前為止都是閥控密封式鉛酸蓄電池的主要市場之一,市場占有率達到90%以上,主要用于通信基站和中心機房的后備電源,總的采購金額約占電信固定資產投資的2%~3%。這塊市場不僅已經非常成熟,并且近幾年移動互聯網的興起讓通信行業再次迎來激增,這自然會帶動電池需求的快速增長。據比亞迪估計,其價值大約為100億美元,該公司已經與中國三大通信商都簽訂了戰略協議。
而新一代電池技術在能量功效、環境安全、循環壽命、體積等性能上都遠遠超過傳統的鉛酸電池。以通用電氣的鈉鹽電池Durathon為例,它以對環境友好的鹽和鎳為主要原材料,比會產生二次污染的鉛酸電池環保得多。鉛酸電池單位重量的能量密度很低,只有30瓦時/公斤,而鈉鹽電池為120瓦時/公斤,鋰電池大致是80~90瓦時/公斤。循環使用壽命是考量指標電池的重要指標之一,這也是為何鉛酸電池雖便宜,但到目前為止也無法用于電力并網的原因——頻繁地深度放電會損害它們的性能,在某些應用環境中,鉛酸電池可能僅維持6個月。而通用電氣官方數據表示Durathon電池至少可以深度放電3500次,每日充放電的情況下可以使用10年,循環使用壽命幾乎比鉛酸電池長了10倍。更重要的是,在-20℃至60℃的使用環境下,Durathon電池的性能都不受影響,光這一點就讓傳統鉛酸電池難以望其項背。
但鉛酸電池的優勢在于其低廉的價格。目前,鋰離子電池的價格大致是600美元/千瓦時;Durathon電池到2015年可能會實現500美元/千瓦時的價格。但通用電氣全球研發中心儲能研發平臺負責人菲爾德·格蘭(Merfeld Glen)認為,Durathon電池具有循環壽命更長、能量密度更高、不需要空調可以減少燃料等優勢,從長遠來看,Durathon電池更具經濟效益。且加之全球環保政策的日趨嚴格,鉛酸電池不具長遠發展的未來。
另一個讓這些電池企業垂涎的市場是公共電力的儲能應用。隨著清潔能源、智能電網以及解決第三世界國家用電需求的興起,電力并網、離網電力、電網調峰等的應用要求越來越凸顯。
電力并網是指將清潔能源,如風電、太陽能產生的間隙性、波動性電力,添加到大電網中,從而廣泛整合各種資源的電力,以保證電力供應的穩定性。電力公司使用存儲的能量,滿足使用高峰期間的電力需求的做法稱為電網調峰,有助于保持電網的可靠性和效率,并降低電價。這些應用需要幾十到幾百千兆瓦時的儲存值。歐洲儲能協會(EASE)副會長杰里斯·瑞德斯戈爾德(Jillis Raadschelders)在去年表示,到2030年,儲能市場的規模累計將達5000億歐元。
當今最常見的電網存儲技術是抽水蓄電,占近90%的公用電力儲能。然而,這受到地質和空間的限制,而且抽水蓄電系統需要多年時間,花費數百萬美元才能建成。近幾年,電力公司開始考慮電池,因為它們幾個月就可以交付,而且在理論上可以放置在任何地方。
但目前為止,并沒有現成的電池可以較好地滿足所有電網級儲能的要求,因為電力機構需要的是廉價且持久耐用的方法,而現有電池的成本效益都遠遠高于抽水蓄電。哈雷西·卡瑪斯(Haresh Kamath)是電力研究院(Electric Power Research Institute)能量儲存項目經理,他說,“有一些電力公司目前開始使用鉛酸電池和鈉硫電池,用于電網存儲。鉛酸電池便宜,但只有500至1000個循環,算下來,價格還是太貴;而鈉硫電池則很昂貴,每千瓦時達1000美元。”
離網電力(或稱“微電網”)則是解決像印度這類第三世界國家、還未通電地區用電需求的最佳手段。這些偏遠地區大多使用柴油發電機供電,但是,石油價格高,太陽能電池板價格低,因此,某些情況下,安裝太陽能更便宜。為了存儲白天發的電供夜間使用,這些社區就需要電池系統。而此類電池系統要能夠處理任何級別的用電,從幾十千瓦時到幾兆瓦時。
這些便是通用電氣為其鈉鹽電池尋找到的“未被滿足的市場需求”,“隨著時間的推移,電力成本將下降,因為通用電氣的新電池即將賦予電力部門同時使用多種不同技術的能力”,其CEO伊梅爾特在工廠的開幕式上說。通用電氣認為自己的電池非常適合被用于微電網或小電網,支持其脫離主干電網運作并提供電網質量的電力。
當然,發現這個空白需求的不止他們一家。阿奎昂能源的電池設計同樣是為了此類電網應用,其創始人惠特克說,“我們的電池已被證明非常適合離網太陽能和風能支持,也適合調峰,雖然這是兩種非常不同的應用。”Khosla Ventures的一位投資人認為,大規模的電力存儲技術將是未來電網基礎設施最為關鍵的一部分,先進電池技術可以充分滿足這個需求,所以,該公司和比爾·蓋茨一起投資了“液態金屬電池”公司。
盡管電池制造商們大舉進入儲能領域的號角剛剛吹響,但與市場發育不完善、客戶單一的電動車市場相比,工業電力儲能的前景還是給了他們信心。伊梅爾特說:“我們預計這項新業務(指能源儲存業務)將能在幾年后產生10億美元的年收入。我們會繼續將這項電池技術的運用范圍從電信擴展到新的領域,如電力并網、不間斷能源的應用和動力產業。”
通用電氣全球研發中心儲能研發平臺負責人菲爾德·格蘭