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      钒电池解决储能问题
      来源:环球企业家 日期:2010-3-12 作者:全球电池网 点击:

      最近,在新能源业界流行着这样一个笑话:那些大规模屹立于中国西北荒漠、造价昂贵的巨大“风车”,有的不仅不能发电,甚至还沦落为耗电的超级“风扇”。原因在于中国至少三分之一的风力发电都难以并入电网,有些电场为了掩盖这一事实,在迎接上级视察时就临时接入电源使其转动。

      风电时有时无的不稳定性是并网难的瓶颈所在。据预计,2020年中国风电装机将膨胀5倍至1亿千瓦。如何与如此大容量的不稳定电力进行配套,成为横亘在清洁能源与巨大的电力需求之间的鸿沟。在中国于2009年晋升全球风电发展最快国家后,这一问题正在催生出一个巨大的商业契机。

      “储能技术可以把风电存储起来,再稳定、连续地向电网输出。”北京普能世纪科技公司董事长俞振华给出了他的解决之道。普能专注于全钒液流氧化还原电池(Vanadium Redox Battery,钒电池)的研发、制造与商业化应用。钒电池于1984年在澳大利亚新南威尔士大学发明,加拿大的VRB Power Systems公司(在2009年初被普能收购)和日本住友电工研发的钒电池技术已进入商用化阶段。

      俞振华给普能的定位是做到电池的可靠性最佳,正如公司名字“prudent”一词所包含的“审慎”之意,与“成本最低”或“性能最佳”等同行的不同定位相比,俞振华坚持一项新技术得以商业化的前提必须是可靠性。

      在钠硫、锌溴、锂等众多储能电池中,俞振华选择了历史最短、发展最快的钒电池的技术路线。与传统蓄电池的化学物质都在固态的电极里不同,这种液流电池的正负极物质储存在两个不同的电解液中循环流动,并被离子交换膜隔开,电解液流过电极表面发生电化学反应产生电能。这是一个几乎可以无限循环的可逆的化学反应,意味着钒电池能够频繁地进行充放电。其它储能电池的充放电次数均只有几千次,而日本北海道一个已经运行的钒电池项目,3年已经充放电27万次,现在仍正常运行。

      同时,钒电池的特殊构造还避免了令人头疼的电池一致性问题:电池组在应用过程中,会因单体电池性能不一致引起组合后电池组寿命提前终结等问题,铅酸电池和锂电池要突破这一难题则意味着成本的成倍上升。这曾令雄心勃勃的比亚迪电动车计划一再推迟。

      钒电池这两个突出优势让俞振华感到振奋,但其劣势同样明显:能量密度仅有15至25瓦时/千克,同为液流电池的锌溴电池则为60至80瓦时/千克,这意味着钒电池需要更大的占地面积,一台175千瓦的钒电池储能系统就相当于一台集装箱大小。

      没有一项技术堪称完美。锂电池,成本过高;铅酸电池,寿命太短;钠硫电池,必须保证300℃的工作温度;钒电池,能量密度太低。这是所有新能源领域的一个缩影,看似选择机会很多,但都有各自难题。在这个市场需求呈几何式增长的行业,如何扬长避短,选择正确的商业应用市场,成为创业者成败的关键。

      “我看中了钒电池的异常独特性,也相信会有独特的市场接受它。”俞振华给钒电池选择的用武之地就是风电市场。时有时无的风力发电的首要要求便是电池能够适应频繁的充放电,并且能够承受过充过放,这是钠硫电池的短板,传统的铅酸电池则最多能用几个月;而多位于偏远山区和荒漠的风电场对钒电池的缺点—占地面积并不敏感。

      在选定了风场应用的同时,俞振华放弃了另一个并网市场光伏发电领域。这是基于非常理性的判断:光伏最大的不过是10兆瓦的示范项目,而最小的风电厂都是三五十兆瓦;全球风电装机已达几万兆瓦,而全球储能交付才100多兆瓦,几百倍的差距意味着千亿的市场机会。

      整合者

      在所有行业中,电池行业可能是最需要耐得住寂寞的一个。俞振华在2006年创办了普能,他自己也坦承3年时间对于电池行业动辄数十年的研发周期简直是“一瞬间”。但这个70后的年轻人却迅速做到了钒电池领域的全球第一。方法很简单,他先是用2年时间让自己跻身全球第二,然后成功收购了钒电池研究全球第一的加拿大VRB Power Systems公司。

      创业之初,俞振华认为钒电池的成本可以做到100美金,但当真正进入后他发现真实的成本是其5到10倍。更要命的是,已经发展了20年的钒电池,甚至还没有现成的上下游供应链,电池的关键组件隔膜和电解液也遭遇严密的知识产权保护。

      似乎只有从头开始,但俞振华这个经历过一次IT领域的创业者展现出了优秀的整合能力。他把当时中国钒电池研究最先进的12家研究所的10多位专家请到普能,并很快在2007年5月制造出第一代5千瓦的原型产品,成本却高得无法销售。于是,俞振华再次找到英国一家钒电池研究公司,与之进行技术的交叉授权,解决了制造电解液、质子交换膜等关键部件的难题,并在第二代产品上将成本降低了四分之一。

      上述积累让普能迅速成为中国钒电池行业的佼佼者,并引来了风险投资的注意,2008年8月,普能获得了德丰杰400万美元的投资。1个月后,俞振华决定花掉这笔投资的一大半。彼时,金融危机爆发,全球领先的钒电池研发公司加拿大VRB power 资金链断裂,俞振华知道这是让他花3000万美元也值得的收购,在12家竞争者中,普能最终以215万美元将其收入囊中。这让其在一夜之间拥有了VRB power经过10年积累的所有专利、技术秘密、设备材料以及核心团队。让俞振华最看重的,是该公司的最新产品已运行了3年,可靠性已得到了市场的证明。

      俞振华在2009年将VRB power的生产工厂转移到了北京郊区的通州,进一步降低成本。钒电池的造价,电堆、电解液、机械泵等外围设备各占成本的三分之一。俞振华首先将泵、散热器、传感器等外围非核心设备国产化,使该部分成本降低了50%。2009年底,普能向客户正式交付了第一款小型的5千瓦储能系统产品,并预计在2010年第一季度生产40台设备,预计在销售10兆瓦产品时实现盈亏平衡。到那时,俞计划让一半的电解液也实现国产。俞振华透露,普能已经启动第二轮融资,目标在3亿美元左右。

      2009年7月,国家电网宣布将在张北建设中国首个储能综合示范项目,其中包含储能项目75兆瓦。据了解,普能的钒电池、比亚迪的锂电池以及日本住友的钠硫电池可能同时纳入储能示范项目。“我相信钒电池是最适合风场的。”俞振华说。

      (编辑全球电池网)

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