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多样化的储能技术对全球行业的健康发展至关重要

来源:UPS应用网 作者:Harris编辑 更新时间:2022/8/5 6:54:57

摘要:锌电池提供商Enzinc公司创始人、总裁兼首席执行官MichaelBurz日前指出,如今的电池行业存在过度依赖单一材料或成分的风险,如果现在不能实现多元化应用,并加快解决这个问题,那么从长远来看将会影响全球能源转型。

锌电池提供商Enzinc公司创始人、总裁兼首席执行官MichaelBurz日前指出,如今的电池行业存在过度依赖单一材料或成分的风险,如果现在不能实现多元化应用,并加快解决这个问题,那么从长远来看将会影响全球能源转型。
  
  而能源行业分析师的预测都表明市场对电池的需求强劲,而且这种需求将随着能源和运输行业致力脱碳而快速增长。虽然在过去十年中,电池行业人士可能会觉得这个行业已经很成熟,但是电池的多元化配置现在还处于相对早期的阶段。因此,电池行业需要确保采用各种电池技术以应对即将到来的需求浪潮。
  
  研究人员对Enzinc公司生产的镍锌软包电池进行测试
  
  电池面临的风险
  
  对储能行业的未来发展可以从太阳能行业的发展得到借鉴,就能明白为什么将快速增长的行业与单一投入或地区联系起来是不明智的。太阳能光伏组件关键成分多晶硅超过一半来自中国,这意味着在贸易紧张局势下供应链面临起伏不定的风险。
  
  即使在成熟的行业,缺乏多样化也会损害市场。最近对全球化石燃料市场的破坏让政府和消费者都想起了欧佩克成员国以前面临的困境,欧佩克成员国控制着所有石油出口的60%。这是自从上世纪70年代石油短缺以来世界各国多次遇到的能源困境之一。
  
  如今,锂电池仍然主导着新兴的储能市场,从电动汽车到住宅储能系统,再到公用事业规模的电池储能系统。
  
  电池储能行业发展时间不长,似乎没有问题。然而,随着储能行业的发展和成熟,某一储能技术成为主导似乎是短视的行为。为什么这么说?因为对电池的需求快速增长意味着,如果现在不进行多元化发展,那么全球锂供应不足将会阻碍电池行业的发展。
  
  锂供应存在瓶颈
  
  在其最近发布的“2022年电动汽车展望”报告执行摘要中,彭博社新能源财经公司(BNEF)估计,全球到2030年锂的总需求将比当前需求增长259%。但采矿业规模的增长落后于加工设备的增长。很多企业投资了生产碳酸盐和氢氧化物的生产效设,而忽略了上游原材料的提取。这导致上游市场受到挤压,推动了锂价格在过去18个月快速上涨。当然,需要有计划地增加锂供应。
  
  如今,全球锂储量最高地区位于玻利维亚、阿根廷、智利和澳大利亚,其中澳大利亚的产量领先。包括美国在内的许多国家都计划建立锂开采设施,预计2024年将有一座价值10亿美元的生产工厂投产。然而,在增加新的供应方面,曾有过拖延和改变计划的历史,过去的生产工厂在锂价格下跌时被搁置或关闭。
  
  彭博社新能源财经公司在经济转型情景和净零情景下的电池需求展望
  
  将电池化学成分与其最佳用途相匹配
  
  并不所有电池的应用都是相同的,它们不仅因电池化学成分的能量密度而异,而且因添加到其中的成分而有所不同。添加的大部分措施是为了解决一些问题。例如,液流电池增加了机械系统来处理材料随时间的降解。
  
  同样,锂电池增加了主动热管理系统,以应对化学物质固有的火灾危险。这些添加的系统增加了重量、成本和复杂性。
  
  不同的用例有不同的需求。只有少数情况下,锂由于具有优异的能量密度需要采用热管理系统。
  
  例如,高性能的电动汽车需要在尽可能小的空间内提供尽可能多的动力。然而,固定电池(例如太阳能发电设施或风力发电场中配套部署的电池储能系统)对紧凑性的需求较少。可靠性、持续时间和成本是关键。
  
  那么,当能量密度较低的电池可以满足同样的需求时,为什么还要将稀缺的锂用于这样的用例?如今对于许多用例都有很好的替代方案。
  
  功能强大的新型锌电池(例如Enzinc公司正在开发的电池)非常适合从电动汽车等电动交通工具。
  
  对于固定储能应用,锌电池以及包括工作寿命更长的铁液流电池在内的其他电池可能比锂电池更适合。
  
  锂电池的先发优势
  
  锂电池储能之所以占主导地位,部分原因是其可用性更高。只有铅酸电池在供应方面接近,但由于其性能不如锂电池,因此竞争力不强。
  
  供应多样化的挑战之一是,几乎所有规模最大和资金最充足的电池供应商都专注于单一技术,也就是锂离子电池。
  
  电池供应商在电池驱动的消费电子产品(从手机到电子烟)方面积累了专业知识,并扩展了产品规模。虽然更加灵活,但专注于铁、钒、锌、硫和其他电池化学产品的公司一般成立时间不长,资金较少,在市场上影响力不大。
  
  锂离子电池在大功率和可充电电池领域的先发优势意味着它在影响政策、激励措施、关键客户和消费者意识方面处于领先地位。然而,如果不能提高对多元化电池技术的呼声和认识,将导致采用的电池技术更加集中,这将对电池行业带来不利影响。
  
  电池多元化的开始
  
  好消息是,在过去的几年,人们对采和替代电池的认识有所提高,尽管它们在技术和容量上还没有取得很大的进展。
  
  太阳能发电和风力发电开发商已在对尝试钒液流电池等电池技术持开放态度,而住宅储能开发商已在很大程度上转向更安全的磷酸铁锂(LFP)电池。
  
  彭博社新能源财经公司的报告表明,电池的多元化也开始出现在交通运输领域,尽管它主要是在锂电池产品中。关键驱动因素是对来自刚果民主共和国生产的钴的担忧。
  
  彭博社新能源财经公司表示,汽车制造商已经显著增加他们对基于磷酸铁锂(LFP)电池的的承诺,包括磷酸铁锰锂(LMFP)电池等变体,其中添加锰将进一步提高能量密度。尽管在有用的温度范围和回收方面面临挑战,预计到2023年,这些锂电池将占电动汽车电池需求的42%。
  
  尽管取得了一些进步,但要消除锂主导储能市场的风险还有很长的路要走。听取替代电池制造商的建设不仅符合他们的利益,而且看到各种电池技术在市场上取得成功也符合锂电池制造商的利益。
  
  而锂即将面临的供应限制意味着,如果锂的供应成为瓶颈,那么电池和储能行业都将受到影响。
  
  将电池技术与其最高和最佳用例相匹配,最终将使电池行业受益。它将缓解锂提取行业的压力,确保可用的锂电池供应有利于最关键的用例,并促进交通运输行业的电气化和电网弹性。当多种电池技术蓬勃发展时,那么电池储能系统将会受益。
  
  编辑:Harris

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