新型儲(chǔ)能是指除傳統(tǒng)抽水儲(chǔ)能技術(shù)之外，以輸出電力為主要形式的的儲(chǔ)能技術(shù)項(xiàng)目，通常具有建設(shè)周期短、選址相對(duì)靈活、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，與新能源開發(fā)更加匹配等優(yōu)勢(shì)。
國家能源局科技司副司長劉亞芳分析指出，新型儲(chǔ)能有物理儲(chǔ)能與化學(xué)儲(chǔ)能兩大類別。物理儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能、相變儲(chǔ)能等；化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鋰離子電池、釩液流電池、鐵鉻液流電池、鈉離子電池以及氫（氨）儲(chǔ)能等多種技術(shù)路線。
2020年，伴隨“十三五”規(guī)劃的完成，中國新型儲(chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)由研發(fā)示范向商業(yè)化初期的過渡，而在隨后的短短三年間，中國儲(chǔ)能行業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期。
2023年，中國新增新型儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)量（含規(guī)劃、建設(shè)中和運(yùn)行項(xiàng)目）已超2500個(gè)，較2022年增長46%。
來自國家能源局的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，全國已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)規(guī)模達(dá)31.39GW/66.87GWh，平均儲(chǔ)能時(shí)長2.1小時(shí)。2023年新增裝機(jī)規(guī)模約22.60GW/48.70GWh，較2022年底增長超過260%，近10倍于“十三五”末裝機(jī)規(guī)模。
當(dāng)下，種種“瘋狂”行業(yè)現(xiàn)狀不由讓人思考：儲(chǔ)能技術(shù)到底價(jià)值何在？新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展為何能夠吸引如此多的關(guān)注？市場對(duì)于新型儲(chǔ)能技術(shù)的需求，到底是什么？“鈉電”“鋰電”等熱門技術(shù)路線，未來誰主沉??？
儲(chǔ)能嚴(yán)究院將為您逐篇解析，揭開新型儲(chǔ)能技術(shù)的面紗，共同探討新型儲(chǔ)能技術(shù)的未來趨勢(shì)。
本期為儲(chǔ)能戈?duì)柕现Y(jié)系列第三篇，聚焦鉛炭儲(chǔ)能。
文 / 馬沙沙 編輯 / 楊倩來源 / 儲(chǔ)能嚴(yán)究院頭圖來源 / DALL·E
新型儲(chǔ)能賽道正呈現(xiàn)井噴之勢(shì)，百花齊放的技術(shù)路線中，鉛炭電池「出鏡率」并不高，卻也擁有著不容忽視的地位。
國家能源局1月25日公布的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，全國已投運(yùn)鋰離子電池儲(chǔ)能占比97.4%，鉛炭電池儲(chǔ)能占比0.5%，壓縮空氣儲(chǔ)能占比0.5%，液流電池儲(chǔ)能占比0.4%，其他新型儲(chǔ)能技術(shù)占比1.2%。可見，鉛炭電池在鋰離子電池之外的儲(chǔ)能路線中，成為“最佳平替”之一。
早在2023年7月，中國工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委、商務(wù)部印發(fā)的《輕工業(yè)穩(wěn)增長工作方案（2023~2024年）》提出：圍繞提高電池能量密度、降低熱失控等方面，加快鉛蓄電池、鋰離子電池、原電池等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)及材料研究應(yīng)用。大力發(fā)展高安全性鋰離子電池、鉛炭電池、鈉離子電池等產(chǎn)品，擴(kuò)大在新能源汽車、儲(chǔ)能、通信等領(lǐng)域應(yīng)用。
在該方案中，鉛炭電池地位也僅次于鋰離子電池。
就在2023年11月12日，鉛炭電池儲(chǔ)能公司太湖能谷完成C輪數(shù)億元融資，估值達(dá)到了40億元，成為鉛炭儲(chǔ)能領(lǐng)域數(shù)一數(shù)二的獨(dú)角獸企業(yè)。
2024年，鉛炭電池會(huì)成為儲(chǔ)能賽道又一個(gè)蓄勢(shì)待發(fā)的引爆點(diǎn)嗎？
01兩大賣點(diǎn)：安全與低成本
鉛炭電池和鉛酸電池類似，正極材料使用二氧化鉛、電解液使用硫酸溶液，但在負(fù)極材料中，鉛炭電池引入了碳材料，比如石墨、活性炭、石墨烯等物質(zhì)。
碳材料的加入，能夠有效抑制電池負(fù)極材料在大電流放電時(shí)出現(xiàn)的硫酸鹽化現(xiàn)象，從而提高電池在高倍率部分荷電態(tài)性能。因此，相比傳統(tǒng)鉛酸電池，鉛炭電池具有更大的充放電功率、更長的電池循環(huán)壽命，即“改良升級(jí)版”鉛酸電池。
早在2007年，鉛炭電池就已經(jīng)在動(dòng)力領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用了，比如用于通信、兩輪電動(dòng)車等產(chǎn)品中，以及船舶啟動(dòng)電池。與此同時(shí)，鉛炭電池也很早就有了儲(chǔ)能場景的應(yīng)用，比如被置于UPS電源中，是一種常見的備用電源。
然而可惜的是，由于能量密度不高，自2021年鋰離子電池興起之后，鉛炭電池既沒有成為動(dòng)力電池的主流路線，在儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域也沒有吸引足夠的關(guān)注，反而變成了一類小眾技術(shù)路線。
轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)生在2022年，彼時(shí)，鋰離子電池儲(chǔ)能電站的安全事故頻發(fā)，引起行業(yè)反思。國家能源局隨即發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（2022年版）（征求意見稿）》并著重指出：中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動(dòng)力電池。同時(shí)，還規(guī)定鋰電池儲(chǔ)能電站不能設(shè)在人員密集的場所，也不得設(shè)置在有人居住或者活動(dòng)的建筑物內(nèi)部或者地下空間。
鉛炭電池，則重新登上儲(chǔ)能指導(dǎo)目錄。由此，安全成為了鉛炭電池最大的新賣點(diǎn)。
相比鋰離子電池，鉛炭電池采用無機(jī)電解質(zhì)溶液，無易燃物，不易發(fā)生自燃、爆炸，且溫升過程時(shí)間較長，不易發(fā)生熱失控，且更容易被電池管理系統(tǒng)監(jiān)控管理，裝置時(shí)再加上阻燃的電池殼，安全性可以得到很好的保證，適合裝置在中心城區(qū)電網(wǎng)側(cè)或者人多的區(qū)域。
除此之外，低成本，也是鉛炭電池受到資本青睞的優(yōu)勢(shì)之一。
鉛炭電池的低成本展現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，是鉛、碳等原材料具有較低的成本優(yōu)勢(shì)。據(jù)網(wǎng)絡(luò)公開信息分析，應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域的鉛炭電池建造成本約為0.35元~1元/Wh，而儲(chǔ)能領(lǐng)域鋰離子電池的建造成本約為0.8元~2元/Wh。另一方面，鉛炭電池的正負(fù)極材料、電解液均可回收，且回收技術(shù)已經(jīng)非常成熟，回收率可以高達(dá)99%，這使得鉛炭電池儲(chǔ)能的全生命周期環(huán)境負(fù)荷相比鋰離子電池儲(chǔ)能大幅降低。
此外，在儲(chǔ)能電站的建設(shè)中，使用鋰離子電池時(shí)，必須要使用獨(dú)立倉存放，并且鋰離子電池儲(chǔ)能柜之間的間隔不得小于3米。而鉛炭電池對(duì)儲(chǔ)能柜間距緊密度的要求較低，可以小于1米，還支持疊層安裝——這樣可以大幅減少安裝空間?？梢姡U炭電池不僅不易自燃，安全性能高，可以安裝在不適合放置鋰離子電池的儲(chǔ)能場景中，比如人口密集場合；在地價(jià)較貴、空間受限的儲(chǔ)能場景中，鉛炭電池也展現(xiàn)了顯而易見的空間成本優(yōu)勢(shì)。
得益于此，近年來，已經(jīng)落地投建的鉛炭電池儲(chǔ)能項(xiàng)目普遍單體裝機(jī)規(guī)模超過100MW——大容量，也成為了鉛炭電池儲(chǔ)能項(xiàng)目顯著的特征。
長興太湖能谷副總裁周群在接受《中國能源報(bào)》采訪時(shí)曾指出，“單體裝機(jī)規(guī)模百兆瓦級(jí)的鉛炭電池儲(chǔ)能電站已不罕見，最大項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模已超過1吉瓦?！?
02鉛炭電池的戈?duì)柕现Y(jié)
老玩家、新技術(shù)——這是中國鉛炭電池市場現(xiàn)狀繞不開的關(guān)鍵詞。
相對(duì)于競爭激烈的鋰離子電池賽道，鉛炭電池行業(yè)的參與者數(shù)量較少。工商信息顯示，截至2024年1月24日，經(jīng)營范圍中包含“鉛炭蓄電池”的在業(yè)企業(yè)僅有116家。且現(xiàn)有鉛炭電池市場上有大量是來自鉛酸電池行業(yè)的“老玩家”——公司普遍成立時(shí)間已接近20年，客戶囊括了中國電力、通訊領(lǐng)域的巨頭。
比如雙登集團(tuán)，早在2009年已研發(fā)出具有高循環(huán)壽命的鉛炭儲(chǔ)能電池產(chǎn)品。
成立于2003年的天能電池集團(tuán)股份有限公司在近年來已參與投入運(yùn)營了20多個(gè)鉛炭儲(chǔ)能項(xiàng)目和電站的建設(shè)，企業(yè)下游客戶覆蓋了國電投、國家電網(wǎng)、中國移動(dòng)等行業(yè)巨擘。
除了“老玩家”，近10年成立的鉛炭儲(chǔ)能新興企業(yè)表現(xiàn)也非常亮眼。
成立于2016年的長興太湖能谷科技公司，僅用數(shù)年時(shí)間便成功建立了電化學(xué)儲(chǔ)能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，能夠?qū)﹄姵啬＝M進(jìn)行全生命周期管理，不僅能將鉛炭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的循環(huán)次數(shù)從800次提升到1600次以上，還能將鉛炭電池的度電成本最低降到0.25元。
2023年11月12日，該公司完成C輪數(shù)億元融資，估值達(dá)到了40億元，領(lǐng)投機(jī)構(gòu)為中金資本， 國家電投、德合基金跟投。該公司還曾于2020年6月掛牌浙江科創(chuàng)助力板。
目前，由長興太湖能谷研發(fā)的“智能鉛炭儲(chǔ)能系統(tǒng)”已廣泛應(yīng)用于珠三角、華中地區(qū)的新能源基地。浙江長興經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)也逐漸發(fā)展成了新興鉛炭電池企業(yè)的集聚地，中國規(guī)模最大的鉛炭儲(chǔ)能電站100MW/1000MWh“和平共儲(chǔ)”綜合智慧零碳電廠也于2023年在長興啟動(dòng)建設(shè)，并且進(jìn)入了2024年首批國家新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單。
鉛炭儲(chǔ)能行業(yè)同樣也吸引來了一批“跨界者”。成立于2000年8月有色金屬研發(fā)企業(yè)昆工科技，在2021年年末開始將其獨(dú)有的鋁基鉛合金板柵制備技術(shù)應(yīng)用于大容量長時(shí)鉛炭儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，并靠著儲(chǔ)能概念在2022年9月1日于北京證券交易所正式掛牌上市，順利募資15億用于儲(chǔ)能項(xiàng)目投資，并啟動(dòng)了陸良、寧夏兩大儲(chǔ)能電池項(xiàng)目的投資建設(shè)。
不過，鉛炭電池儲(chǔ)能想要更具有市場競爭力，仍然需要邁過兩道坎。
第一道坎，依舊還是成本問題。
雖然鉛炭電池在原材料和裝機(jī)上已經(jīng)具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，但是，從度電成本上看，鉛炭電池的度電成本約為0.5~0.7元/KWh，而鋰離子電池中的磷酸鐵鋰電池度電成本為0.6~0.8元/KWh，全釩液流電池的度電成本為0.8~1.3元/KWh。
相比起來，鉛炭電池的度電成本優(yōu)勢(shì)并不顯著，尤其是與磷酸鐵鋰電池的度電成本差距不大。并且，由于鉛炭電池循環(huán)壽命的限制，導(dǎo)致其在目前的技術(shù)下裝置數(shù)年后還需要更換電芯，這在一定程度上會(huì)進(jìn)一步拉低鉛炭電池的整體成本優(yōu)勢(shì)。
第二道坎，是難以適用于深度充放的使用場景。
盡管鉛炭電池在充放電效率和次數(shù)上，都比傳統(tǒng)鉛酸電池有了極大的優(yōu)化，但是循環(huán)壽命不足依舊是鉛炭電池技術(shù)上的最大軟肋。
形成軟肋的主要原因在于：鉛炭電池在較深的充放電深度下，電化學(xué)副反應(yīng)會(huì)加劇并惡化電池的循環(huán)性能。因此，在實(shí)際應(yīng)用場景里，人們普遍認(rèn)為鉛炭電池最適宜的充放電深度是在40%~70%的區(qū)間里，更適合“淺充淺放”的使用場景。但如此這般，鉛炭電池就很難被應(yīng)用到主流電動(dòng)汽車領(lǐng)域，無法與鋰離子電池在新能源汽車等熱門賽道同臺(tái)競技。
不過，正如南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長趙天壽所說：“從分秒級(jí)、小時(shí)，甚至跨季度、跨年的儲(chǔ)能技術(shù)，只有各種時(shí)長的儲(chǔ)能技術(shù)成熟了，我們才能建立完整的新型電力系統(tǒng)?！?
未來，儲(chǔ)能路線或?qū)⒗^續(xù)延續(xù)繁花似錦的局面，誰能占據(jù)更高的市場制高點(diǎn)，仍然取決于能量密度、安全性、經(jīng)濟(jì)性、循環(huán)次數(shù)等多維度的綜合實(shí)力大比拼。
鉛炭電池能否迎來自己的高光時(shí)刻？屆時(shí)，市場將給出回音。
附：知名鉛炭電池儲(chǔ)能項(xiàng)目一覽
2020年，天能股份參建10千伏雉城鉛炭電池儲(chǔ)能電站，這是浙江省首批四個(gè)在建電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目之一。
2022年5月，國家電投旗下吉電能谷在吉林白城投資的年產(chǎn)20吉瓦鉛炭電池產(chǎn)線開工建設(shè)。
2022年8月，超威集團(tuán)聯(lián)手吉電股份打造鉛炭類首個(gè)“百兆瓦時(shí)”用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。
2022年9月，昆工科技發(fā)布公告，將在云南曲靖投資建設(shè)年產(chǎn)10吉瓦的鉛炭電池項(xiàng)目。
2023年3月，國家電投煤山用戶側(cè)共享儲(chǔ)能項(xiàng)目鉛炭電池儲(chǔ)能電站Ⅰ期工程EPC總承包公開招標(biāo)，建設(shè)規(guī)模達(dá)5.04兆瓦/48.66兆瓦時(shí)。
2023年3月，國家電投湖州長興綜合智慧零碳電廠“和平共儲(chǔ)”項(xiàng)目啟動(dòng)建設(shè)。該項(xiàng)目儲(chǔ)能裝機(jī)容量100MW/1061MWh，是目前世界上規(guī)模最大的鉛炭儲(chǔ)能電站，也是國內(nèi)最大規(guī)模的用戶側(cè)智慧儲(chǔ)能電站。
2023年4月，內(nèi)蒙古察右中旗與太湖能谷簽約10GWh鉛炭儲(chǔ)能電站項(xiàng)目，投資100億元，配套建設(shè)鉛炭電池加工制造產(chǎn)業(yè)。
2023年5月，江蘇長強(qiáng)鋼鐵液冷用戶側(cè)儲(chǔ)能電站順利并網(wǎng)，項(xiàng)目規(guī)模為25.3兆瓦/243.3兆瓦時(shí)，由10個(gè)儲(chǔ)能單元構(gòu)成，是國內(nèi)用戶側(cè)單體最大的鉛炭電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。儲(chǔ)能時(shí)長能夠超過全釩液流電池，以預(yù)制艙戶外布置的形式建設(shè)而成，投運(yùn)后的年放電量高達(dá)5720萬度電，也是中國容量最大的采用組串式儲(chǔ)能系統(tǒng)的工商業(yè)儲(chǔ)能電站。
2023年6月，采用鉛炭電池儲(chǔ)能技術(shù)的寧夏中衛(wèi)市塞上江南200兆瓦/400兆瓦時(shí)共享儲(chǔ)能示范項(xiàng)目和吉洋綠儲(chǔ)200兆瓦/400兆瓦時(shí)共享儲(chǔ)能電站發(fā)布發(fā)布了中標(biāo)候選人公示。
2023年7月，昆工科技位于銀川的年產(chǎn)2000萬KWh新型鉛炭儲(chǔ)能電池項(xiàng)目開工。
2023年12月，昆工科技位于陸良縣的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)園一期鋁基鉛炭儲(chǔ)能電池項(xiàng)目建成投產(chǎn)，二期鋁基鉛炭儲(chǔ)能電池項(xiàng)目正式簽約。
2024年1月2日，浙江長興太湖能谷新型電力儲(chǔ)能及新型鉛碳儲(chǔ)能電池生產(chǎn)項(xiàng)目在河南舞陽開工，項(xiàng)目總投資55億元。
