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储能行业里没有“遥遥领先” 产品优势要抓“底层材料”
  • 2023-11-08 14:06:21
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  • 来自:财联社

  在我国“碳达峰、碳中和”的目标指引下,新能源产业发展如火如荼,其中以锂电池为主要代表的新型储能成为全球经济复苏的关键抓手,在构建新型电力系统工作中的位置也越发醒目。

  

  然而储能行业的发展也面临着诸多难题,近的有恶性竞争、落后产能过剩、优质产能释放缓慢的行业困扰,中期的有安全性、使用寿命、应用场景的局限,更远的是储能规模化应用过程中的成本压力。

  

  储能玩家们如何从困局中突围,赢得冠军宝座,从而让储能这最后一块“拼图”顺利嵌入构建新型电力系统的宏大版图中,材料端的技术突破成为了关键看点。

  

  材料是新能源产业发展的起点众所周知,历次科技革命的本质都是材料学的突破,爱迪生通过上千次实验发现竹炭灯丝材料做的白织灯泡亮度更好,因此得以给人类带来崭新光明。硅材料工艺的完善和半导体器件的微型化推动了计算机、通信设备的迅猛发展。

  

  实际上通过材料创新改变世界的企业真实案例很多,美国铝业、杜邦、拜耳、GE塑料、陶氏化学、日本帝人、日本TORAY、韩国LG等大型跨国公司,其在全球产业链上的统治力表现均来自于每一家第一无二的核心材料技术。

  

  而材料学的发展同样是新能源产业运转的底层逻辑——电池的性能和效率很大程度上取决于材料的选择和设计。近年来,新型电池材料的研发和应用不断涌现,如硅负极材料、固态电解质材料等,以提高电池的能量密度、循环寿命和安全性能。

  

  这些新材料的应用推动了电池技术的发展,联动了新能源产业的兴起。甚至光伏发电技术从多晶到单晶的转型,包括N、P电池路线的选择,从根上来讲,每一次的选择也是基于比较不同材料的结构和性质。

  

  在新能源领域,近些年凭借材料创新突破而享受到“技术红利”的当属协鑫集团,公司花费十年时间创造的硅烷流化床法(FBR)批量生产颗粒硅,绿豆大的颗粒硅形似球状,流动性好,更好满足复投料尺寸要求,无需破碎避免损耗和降低破碎成本,并消除破碎过程中引入杂质的风险。

  

  这种材料端的研发创新为协鑫集团带了强大的成本优势,也成为光伏行业降本增效的重要推动力。

  

  材料是储能电池降本“密钥”

  

  目前,锂离子电池由于其高能量密度、长寿命、安全性好等优点已成为目前储能电池市场中的主流产品。而锂离子电池的主要原材料中,正极材料为主要成本。现阶段正极材料迭代正在加快,而简工序、高效能、低成本是主流方向。

  

  在近日举行的SNEC国际储能与氢能技术大会暨展览会上,协鑫集团首次亮相了“鑫源”储能专用LFP正极材料,该材料能使电池循环次数从8000次增加至15000次,提升接近两倍;采用该正极材料的电芯能量密度、安全性、使用寿命和高低温性能也均有长足的进步。

  

  同时,协鑫集团在材料端最大的亮点在于独创的PHY法磷酸铁锂工艺是100%自主开发,其工序技术难突破,协鑫团队掌握核心工艺,建立了较高的技术壁垒。

  

  相比传统磷酸铁锂工艺技术泛滥、成本高、工艺复杂、电性能普通等弊端,PHY法磷酸铁锂工艺由传统的十一步合成缩短至四步合成。PHY法磷酸铁锂工艺通过彻底改变原材料,成本较传统磷酸铁锂工艺大幅降低,同时工艺简化,设备优化,砂磨和烧结设备减少;生产过程不涉及化工,无工艺废水废渣废气,可迅速放量,更加绿色环保。

  

  此外,PHY法下材料的压实和容量比同行磷酸铁锂工艺性能更优,单体设备产能高,同样的设备投入产能是传统工艺近2倍。

  

  而在负极材料上,协鑫集团同样有自己的“黑科技”——硅碳(Silicon-Carbon Anode Material),硅碳原料利用颗粒硅副产物,硅碳负极目前被业内誉为下一代负极材料,可替代石墨。而与同等级硅粉相比,硅碳成本低、硅粉纯度高、粒径细,材料特性更优。

  

  在材料的深层次研发升级上,协鑫的科研创新也并未止步:目前协鑫二代物理法硅碳首效纯度>89%,应用领域新能源车、动力工具等;协鑫三代气相法硅碳首效纯度>90%,应用领域3C电子、新能源车等。

  

  基础材料端的技术升级,最终体现在了协鑫集团储能产品参数优势上,比如,“鑫卫+”PACK的电芯温差<2、能量密度提升20%、电气安全增加>50%,容量也从104.5kWh提升至200kWh。而更进一步,采用了先进材料技术的“鑫宇+”系列液冷储能一体舱容量也从5.015MWh提升至6.00MWh,目前处于行业领先地位。

  

  储能行业在材料端的突破之所以那么重要,在于新材料往往能同时实现多方面的综合效益提升,这是因为材料应用学本身的逻辑就在于“全面优化”,单一维度的性质改善,在材料研发进程中是没有意义的,一句话来说,材料学追求的是“均衡”而不是“突出”。

  

  拿协鑫PHY一步物理干法磷酸铁锂举例,相比于传统生产流程通常需要在化工园区进行,PHY一步物理干法磷酸铁锂的生产过程采用的是一种干法工艺,不需要使用有机溶剂,也没有高温反应环节,因此可以在非化工园区进行生产。

  

  这样一来,PHY一步物理干法磷酸铁锂将不受化工园区的限制,可以在更广泛的地区进行生产,降低物流成本和运输风险,更好地满足市场需求。同时生产过程更简化,不需要建设和维护复杂的化工设施,可以降低生产成本。

  

  所以,更安全、更绿色、更经济,这些在PHY一步物理干法磷酸铁锂统一实现了,这就是材料驱动进步的美妙之处。

  

  一体化优势打造储能成本“最优解”

  

  今年三月份,协鑫集团董事长朱共山在中国有色金属工业协会主办的企业家高峰论坛上表示:碳达峰、碳中和目标背景下,硅材料和锂材料作为两大战略性新兴材料,正在能源转型变革中发挥重要的推动作用。而协鑫集团由材料端开始层层夯实的基础优势,与公司一体化战略布局密切相关。

  

  一体化为材料研发带来的首先是原料优势:作为协鑫硅产业链的延伸项目,原料(硅粉、硅烷)来源于GCL—FBR颗粒硅装置,与基础材料打交道更多,更了解不同材料的性质,更便于研发出行业领先级新材料。

  

  其次是人才优势,协鑫集团拥有十余年氯硅烷体系化工经验,已成功开发了GCL法多晶硅、电子级多晶硅和流化床颗粒硅产业,在硅能源产业拥有先进的品质管理经验、基础和理念,也积累了一大批优秀的技术攻关人员。

  

  新材料的研究和开发始终是新能源技术实现的关键。而协鑫集团正通过材料技术突破把光伏的降本成功经验带到储能行业。

  

  乔治·林肯曾说过,“没有材料,工程师就无法实施创新,没有创新,世界就无法进步。”德国的尤金·博兰教授则认为“材料科学是实现可持续发展和解决全球挑战的关键领域,从节能减排到新能源开发,都需要先进材料的支持和推动。”

  

  协鑫集团董事长朱共山近日也发表过类似看法,其认为当下科技已经垂直贯穿于材料、制造与应用三大环节,储能全产业链正在迭代升级,需要通过材料端革命带动制造端革命,催生应用端多元化生态场景,让行业实现高质量健康发展。

  

  “材料掘金”构建储能行业全新增长曲线当下,储能行业方兴未艾,受益于市场需求和政策导向双重驱动,我国新型储能规模化应用趋势逐渐呈现。据不完全统计,全国30多个省市出台的储能规划及政策,均要求新能源项目配建储能,配置比例基本在10%-20%,其中河南、陕西、广西、西藏等地要求储能配置比例达到20%,部分项目储能时长达到4-6小时。

  

  而要想快速推动储能规模化应用、实现储能行业的“高质量健康发展”,现存的几个“行业堵点”亟待解决。一方面是产品端,储能产品要能够做到高效、安全、绿色和经济性等。

  

  前面我们提到了,材料端的升级往往能够带来产品层面的全面优化,在产品端的体现之外,解决行业当下困境同样要看材料突破。

  

  上海SNEC储能展会期间,朱共山说,“产品同质化严重,价格战愈演愈烈,冲业绩、抢份额、报价跌破成本,这是储能行业的现状。”

  

  根据朱共山在展会开幕式上介绍,储能项目行业投标价格在半年内下降了三分之一,产品同质化严重。很多情况是:一个新玩家买来生产线,找来几个人拉上投资就干,然后很低的报价抢订单,搞得行业一半春天,一半寒流。

  

  根据CNESA DataLink全球储能数据库的不完全统计,2023年9月,储能EPC中标均价1407.47元/kWh,同比下降25%,环比下降8%;储能系统中标均价993.01元/kWh,持续下行,2小时磷酸铁锂储能系统最低中标价格跌破900元/kWh。造成这一现状的原因,则与产量供应增加,以及上游成本下行有关。

  

  中科院黄维院士亦曾表示,“内卷”背后,其实是创新的匮乏。不能通过创新带来新的增量价值,陷入低水平的存量竞争。但凡增长停滞,发展放缓,必然会带来“内卷”。因此,要开辟新赛道,要开道超车,以创新带增量,发现新机遇,制造新红利。

  

  近年来储能行业纷纷意识到材料的重要性,无论是仍在研发进程中的钠离子电池、耐高温电芯还是全新电解液配方,都是各家企业围绕材料发现、应用和创新进行的比拼。毫无疑问“发现基础材料”将成为储能规模化应用最重要的一环,“应用基础材料”也是储能设备降本增效必由之路,而“材料创新能力”更将是构建新型电力系统之下最牢固的基石。

  

  未来储能行业要想摆脱一味追求数量和规模扩张的竞争模式,彻底告别内卷,驶入高质量轨道,势必要回归材料创新这条路上来。正如朱共山所说,政策已经将储能扶上马,而这个行业要想走得好,走得长远,关键还是要靠市场之手。大家通过科技创新推动行业高质量发展。我们制造业就是要通过这六个字:科技、品质、成本,来实现自身发展。

  

  储能行业里没有“遥遥领先”,产品优势要抓“底层材料”,唯有专注于本质的创新和理性主导的竞争,才能帮助行业彻底跳出低效内卷的恶性循环,引领新能源产业形成发展共赢的良性运作体系。

【责任编辑:sunnyz】
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关键字阅读: 储能 储能材料
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