日前，麻省理工學(xué)院能源倡議組織提交的一份新的研究報(bào)告警告說(shuō)，儲(chǔ)能行業(yè)有可能面臨過(guò)早地建立主導(dǎo)技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，可能放棄或錯(cuò)過(guò)了更加適合公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)。

近日在由美國(guó)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(shuō)，“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(chǎng)中的主導(dǎo)地位可能會(huì)阻礙放電更長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能技術(shù)的市場(chǎng)進(jìn)入。他說(shuō)，“一些能夠改善儲(chǔ)能的技術(shù)研究可能會(huì)因此擱淺。”

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(guò)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(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)的份額為98.8％，使該技術(shù)連續(xù)第13個(gè)季度成為市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。在最近的另一份報(bào)告中，GTM公司預(yù)測(cè)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)

另一方面，技術(shù)鎖定會(huì)帶來(lái)一些風(fēng)險(xiǎn)。其中一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)就是市場(chǎng)過(guò)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(chǎng)鎖定使得替代儲(chǔ)能技術(shù)的生產(chǎn)商難以在市場(chǎng)上生存，更不用說(shuō)繼續(xù)創(chuàng)新和規(guī)模化發(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(zhǎng)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(shì)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(shuō)。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(zhǎng)到三倍。

太陽(yáng)能電池也有類似的發(fā)展模式。太陽(yáng)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(yáng)能技術(shù)的制造商帶來(lái)了壓力，甚至迫使它們退出市場(chǎng)。

2017年4月，兩家美國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)品生產(chǎn)商Suniva公司和SolarWorld公司向美國(guó)國(guó)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(guó)光伏板征收30％的關(guān)稅。

Hart說(shuō)，“存在一些已經(jīng)發(fā)生的問(wèn)題，我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手并不是按照相同的規(guī)則行事。”這指的是一些國(guó)家的鋰離子電池制造能力的提升。他表示，“美國(guó)在這方面做得并不好，這使企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)處于劣勢(shì)。”

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(jìng)爭(zhēng)者僅靠?jī)r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)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(cè)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。“這對(duì)電動(dòng)汽車的應(yīng)用來(lái)說(shuō)沒(méi)有問(wèn)題，但它不適用于電網(wǎng)應(yīng)用。”Bradwell說(shuō)。

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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)是液流電池技術(shù)。

液流電池通過(guò)電解質(zhì)的交換來(lái)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(wú)限地充放電循環(huán)。通過(guò)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(jìng)爭(zhēng)。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(shì)在于它們能夠通過(guò)放大電解質(zhì)儲(chǔ)存池，來(lái)提供較長(zhǎng)的放電持續(xù)時(shí)間。盡管如此，液流電池仍然難以在市場(chǎng)上獲得廣泛認(rèn)可。

“這絕對(duì)是一場(chǎng)艱苦的戰(zhàn)斗。”液流電池生產(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(shuō)，對(duì)于很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)（比如變電站切換或從太陽(yáng)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(shì)是原材料成本低。”Ferrera說(shuō)。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(jìng)爭(zhēng)。”他說(shuō)。

流程優(yōu)勢(shì)

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(shuō)，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(wèn)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(shuō)，“我們的液流電池非常適合解決鴨子曲線的問(wèn)題，它可以實(shí)施100％的放電和無(wú)限次的循環(huán)。”

但Ferrera承認(rèn)，鋰離子電池在市場(chǎng)地位方面具有一些優(yōu)勢(shì)，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(rùn)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(chǎng)足夠大。”Ferrera說(shuō)。

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(chǎng)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(lái)越多的公用事業(yè)公司開始了解液流電池在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能方面的優(yōu)勢(shì)。

Ferrera表示，PrimusPower公司目前正處于過(guò)渡期，將從示范項(xiàng)目轉(zhuǎn)向商業(yè)生產(chǎn)。他說(shuō)，“我們推出了一些商業(yè)項(xiàng)目，在本季度就有5到8個(gè)。”

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(lái)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(guó)際盟友合作打擊不公平的貿(mào)易行為等。

美國(guó)能源部高級(jí)研究計(jì)劃署日前宣布了一項(xiàng)耗資3000萬(wàn)美元的長(zhǎng)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(shuō)，創(chuàng)建一個(gè)利基市場(chǎng)可以創(chuàng)造一個(gè)增長(zhǎng)平臺(tái)。例如，他列舉了創(chuàng)建太陽(yáng)能利基市場(chǎng)的例子。

幾年前，風(fēng)電曾是占市場(chǎng)主導(dǎo)地位的可再生能源技術(shù)。為了鼓勵(lì)太陽(yáng)能的發(fā)展，美國(guó)許多州都部署了太陽(yáng)能開發(fā)項(xiàng)目，而以類似的方式，美國(guó)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(chǎng)需求的作用，但有時(shí)它們必須平衡一些。”