儲(chǔ)能行業(yè)里沒有“遙遙領(lǐng)先”,產(chǎn)品優(yōu)勢要抓“底層材料”

發(fā)布日期:2023-11-08  來源:財(cái)聯(lián)社

核心提示:在我國碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)指引下,新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼,其中以鋰電池為主要代表的新型儲(chǔ)能成為全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的關(guān)鍵抓手,
        在我國“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)指引下,新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼,其中以鋰電池為主要代表的新型儲(chǔ)能成為全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的關(guān)鍵抓手,在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)工作中的位置也越發(fā)醒目。
然而儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展也面臨著諸多難題,近的有惡性競爭、落后產(chǎn)能過剩、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能釋放緩慢的行業(yè)困擾,中期的有安全性、使用壽命、應(yīng)用場景的局限,更遠(yuǎn)的是儲(chǔ)能規(guī)?;瘧?yīng)用過程中的成本壓力。
儲(chǔ)能玩家們?nèi)绾螐睦Ь种型粐?,贏得冠軍寶座,從而讓儲(chǔ)能這最后一塊“拼圖”順利嵌入構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的宏大版圖中,材料端的技術(shù)突破成為了關(guān)鍵看點(diǎn)。
材料是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起點(diǎn)
眾所周知,歷次科技革命的本質(zhì)都是材料學(xué)的突破,愛迪生通過上千次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)竹炭燈絲材料做的白織燈泡亮度更好,因此得以給人類帶來嶄新光明。硅材料工藝的完善和半導(dǎo)體器件的微型化推動(dòng)了計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備的迅猛發(fā)展。
實(shí)際上通過材料創(chuàng)新改變世界的企業(yè)真實(shí)案例很多,美國鋁業(yè)、杜邦、拜耳、GE塑料、陶氏化學(xué)、日本帝人、日本TORAY、韓國LG等大型跨國公司,其在全球產(chǎn)業(yè)鏈上的統(tǒng)治力表現(xiàn)均來自于每一家第一無二的核心材料技術(shù)。
而材料學(xué)的發(fā)展同樣是新能源產(chǎn)業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的底層邏輯——電池的性能和效率很大程度上取決于材料的選擇和設(shè)計(jì)。近年來,新型電池材料的研發(fā)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn),如硅負(fù)極材料、固態(tài)電解質(zhì)材料等,以提高電池的能量密度、循環(huán)壽命和安全性能。
這些新材料的應(yīng)用推動(dòng)了電池技術(shù)的發(fā)展,聯(lián)動(dòng)了新能源產(chǎn)業(yè)的興起。甚至光伏發(fā)電技術(shù)從多晶到單晶的轉(zhuǎn)型,包括N、P電池路線的選擇,從根上來講,每一次的選擇也是基于比較不同材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
在新能源領(lǐng)域,近些年憑借材料創(chuàng)新突破而享受到“技術(shù)紅利”的當(dāng)屬協(xié)鑫集團(tuán),公司花費(fèi)十年時(shí)間創(chuàng)造的硅烷流化床法(FBR)批量生產(chǎn)顆粒硅,綠豆大的顆粒硅形似球狀,流動(dòng)性好,更好滿足復(fù)投料尺寸要求,無需破碎避免損耗和降低破碎成本,并消除破碎過程中引入雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。
這種材料端的研發(fā)創(chuàng)新為協(xié)鑫集團(tuán)帶了強(qiáng)大的成本優(yōu)勢,也成為光伏行業(yè)降本增效的重要推動(dòng)力。
材料是儲(chǔ)能電池降本“密鑰”
目前,鋰離子電池由于其高能量密度、長壽命、安全性好等優(yōu)點(diǎn)已成為目前儲(chǔ)能電池市場中的主流產(chǎn)品。而鋰離子電池的主要原材料中,正極材料為主要成本?,F(xiàn)階段正極材料迭代正在加快,而簡工序、高效能、低成本是主流方向。
在近日舉行的SNEC國際儲(chǔ)能與氫能技術(shù)大會(huì)暨展覽會(huì)上,協(xié)鑫集團(tuán)首次亮相了“鑫源”儲(chǔ)能專用LFP正極材料,該材料能使電池循環(huán)次數(shù)從8000次增加至15000次,提升接近兩倍;采用該正極材料的電芯能量密度、安全性、使用壽命和高低溫性能也均有長足的進(jìn)步。
同時(shí),協(xié)鑫集團(tuán)在材料端最大的亮點(diǎn)在于獨(dú)創(chuàng)的PHY法磷酸鐵鋰工藝是100%自主開發(fā),其工序技術(shù)難突破,協(xié)鑫團(tuán)隊(duì)掌握核心工藝,建立了較高的技術(shù)壁壘。
相比傳統(tǒng)磷酸鐵鋰工藝技術(shù)泛濫、成本高、工藝復(fù)雜、電性能普通等弊端,PHY法磷酸鐵鋰工藝由傳統(tǒng)的十一步合成縮短至四步合成。PHY法磷酸鐵鋰工藝通過徹底改變?cè)牧?,成本較傳統(tǒng)磷酸鐵鋰工藝大幅降低,同時(shí)工藝簡化,設(shè)備優(yōu)化,砂磨和燒結(jié)設(shè)備減少;生產(chǎn)過程不涉及化工,無工藝廢水廢渣廢氣,可迅速放量,更加綠色環(huán)保。
此外,PHY法下材料的壓實(shí)和容量比同行磷酸鐵鋰工藝性能更優(yōu),單體設(shè)備產(chǎn)能高,同樣的設(shè)備投入產(chǎn)能是傳統(tǒng)工藝近2倍。
而在負(fù)極材料上,協(xié)鑫集團(tuán)同樣有自己的“黑科技”——硅碳(Silicon-Carbon Anode Material),硅碳原料利用顆粒硅副產(chǎn)物,硅碳負(fù)極目前被業(yè)內(nèi)譽(yù)為下一代負(fù)極材料,可替代石墨。而與同等級(jí)硅粉相比,硅碳成本低、硅粉純度高、粒徑細(xì),材料特性更優(yōu)。
在材料的深層次研發(fā)升級(jí)上,協(xié)鑫的科研創(chuàng)新也并未止步:目前協(xié)鑫二代物理法硅碳首效純度>89%,應(yīng)用領(lǐng)域新能源車、動(dòng)力工具等;協(xié)鑫三代氣相法硅碳 首效純度>90%,應(yīng)用領(lǐng)域3C電子、新能源車等。
基礎(chǔ)材料端的技術(shù)升級(jí),最終體現(xiàn)在了協(xié)鑫集團(tuán)儲(chǔ)能產(chǎn)品參數(shù)優(yōu)勢上,比如,“鑫衛(wèi)+”PACK的電芯溫差<2℃、能量密度提升20%、電氣安全增加>50%,容量也從104.5kWh提升至200kWh。而更進(jìn)一步,采用了先進(jìn)材料技術(shù)的“鑫宇+”系列液冷儲(chǔ)能一體艙容量也從5.015MWh提升至6.00MWh,目前處于行業(yè)領(lǐng)先地位。
儲(chǔ)能行業(yè)在材料端的突破之所以那么重要,在于新材料往往能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多方面的綜合效益提升,這是因?yàn)椴牧蠎?yīng)用學(xué)本身的邏輯就在于“全面優(yōu)化”,單一維度的性質(zhì)改善,在材料研發(fā)進(jìn)程中是沒有意義的,一句話來說,材料學(xué)追求的是“均衡”而不是“突出”。
拿協(xié)鑫PHY一步物理干法磷酸鐵鋰舉例,相比于傳統(tǒng)生產(chǎn)流程通常需要在化工園區(qū)進(jìn)行,PHY一步物理干法磷酸鐵鋰的生產(chǎn)過程采用的是一種干法工藝,不需要使用有機(jī)溶劑,也沒有高溫反應(yīng)環(huán)節(jié),因此可以在非化工園區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)。
這樣一來,PHY一步物理干法磷酸鐵鋰將不受化工園區(qū)的限制,可以在更廣泛的地區(qū)進(jìn)行生產(chǎn),降低物流成本和運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn),更好地滿足市場需求。同時(shí)生產(chǎn)過程更簡化,不需要建設(shè)和維護(hù)復(fù)雜的化工設(shè)施,可以降低生產(chǎn)成本。
所以,更安全、更綠色、更經(jīng)濟(jì),這些在PHY一步物理干法磷酸鐵鋰統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)了,這就是材料驅(qū)動(dòng)進(jìn)步的美妙之處。
一體化優(yōu)勢打造儲(chǔ)能成本“最優(yōu)解”
今年三月份,協(xié)鑫集團(tuán)董事長朱共山在中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的企業(yè)家高峰論壇上表示:碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)背景下,硅材料和鋰材料作為兩大戰(zhàn)略性新興材料,正在能源轉(zhuǎn)型變革中發(fā)揮重要的推動(dòng)作用。而協(xié)鑫集團(tuán)由材料端開始層層夯實(shí)的基礎(chǔ)優(yōu)勢,與公司一體化戰(zhàn)略布局密切相關(guān)。
一體化為材料研發(fā)帶來的首先是原料優(yōu)勢:作為協(xié)鑫硅產(chǎn)業(yè)鏈的延伸項(xiàng)目,原料(硅粉、硅烷)來源于GCL—FBR顆粒硅裝置,與基礎(chǔ)材料打交道更多,更了解不同材料的性質(zhì),更便于研發(fā)出行業(yè)領(lǐng)先級(jí)新材料。
其次是人才優(yōu)勢,協(xié)鑫集團(tuán)擁有十余年氯硅烷體系化工經(jīng)驗(yàn),已成功開發(fā)了GCL法多晶硅、電子級(jí)多晶硅和流化床顆粒硅產(chǎn)業(yè),在硅能源產(chǎn)業(yè)擁有先進(jìn)的品質(zhì)管理經(jīng)驗(yàn)、基礎(chǔ)和理念,也積累了一大批優(yōu)秀的技術(shù)攻關(guān)人員。
新材料的研究和開發(fā)始終是新能源技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。而協(xié)鑫集團(tuán)正通過材料技術(shù)突破把光伏的降本成功經(jīng)驗(yàn)帶到儲(chǔ)能行業(yè)。
喬治•林肯曾說過,“沒有材料,工程師就無法實(shí)施創(chuàng)新,沒有創(chuàng)新,世界就無法進(jìn)步。”德國的尤金•博蘭教授則認(rèn)為“材料科學(xué)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和解決全球挑戰(zhàn)的關(guān)鍵領(lǐng)域,從節(jié)能減排到新能源開發(fā),都需要先進(jìn)材料的支持和推動(dòng)。”
協(xié)鑫集團(tuán)董事長朱共山近日也發(fā)表過類似看法,其認(rèn)為當(dāng)下科技已經(jīng)垂直貫穿于材料、制造與應(yīng)用三大環(huán)節(jié),儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈正在迭代升級(jí),需要通過材料端革命帶動(dòng)制造端革命,催生應(yīng)用端多元化生態(tài)場景,讓行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量健康發(fā)展。
“材料掘金”構(gòu)建儲(chǔ)能行業(yè)全新增長曲線
當(dāng)下,儲(chǔ)能行業(yè)方興未艾,受益于市場需求和政策導(dǎo)向雙重驅(qū)動(dòng),我國新型儲(chǔ)能規(guī)模化應(yīng)用趨勢逐漸呈現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國30多個(gè)省市出臺(tái)的儲(chǔ)能規(guī)劃及政策,均要求新能源項(xiàng)目配建儲(chǔ)能,配置比例基本在10%-20%,其中河南、陜西、廣西、西藏等地要求儲(chǔ)能配置比例達(dá)到20%,部分項(xiàng)目儲(chǔ)能時(shí)長達(dá)到4-6小時(shí)。
而要想快速推動(dòng)儲(chǔ)能規(guī)?;瘧?yīng)用、實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能行業(yè)的“高質(zhì)量健康發(fā)展”,現(xiàn)存的幾個(gè)“行業(yè)堵點(diǎn)”亟待解決。一方面是產(chǎn)品端,儲(chǔ)能產(chǎn)品要能夠做到高效、安全、綠色和經(jīng)濟(jì)性等。
前面我們提到了,材料端的升級(jí)往往能夠帶來產(chǎn)品層面的全面優(yōu)化,在產(chǎn)品端的體現(xiàn)之外,解決行業(yè)當(dāng)下困境同樣要看材料突破。
上海SNEC儲(chǔ)能展會(huì)期間,朱共山說,“產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重,價(jià)格戰(zhàn)愈演愈烈,沖業(yè)績、搶份額、報(bào)價(jià)跌破成本,這是儲(chǔ)能行業(yè)的現(xiàn)狀。”
根據(jù)朱共山在展會(huì)開幕式上介紹,儲(chǔ)能項(xiàng)目行業(yè)投標(biāo)價(jià)格在半年內(nèi)下降了三分之一,產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。很多情況是:一個(gè)新玩家買來生產(chǎn)線,找來幾個(gè)人拉上投資就干,然后很低的報(bào)價(jià)搶訂單,搞得行業(yè)一半春天,一半寒流。
根據(jù)CNESA Datalink全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫的不完全統(tǒng)計(jì),2023年9月,儲(chǔ)能EPC中標(biāo)均價(jià)1407.47元/kWh,同比下降25%,環(huán)比下降8%;儲(chǔ)能系統(tǒng)中標(biāo)均價(jià)993.01元/kWh,持續(xù)下行,2小時(shí)磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)最低中標(biāo)價(jià)格跌破900元/kWh。造成這一現(xiàn)狀的原因,則與產(chǎn)量供應(yīng)增加,以及上游成本下行有關(guān)。
中科院黃維院士亦曾表示,“內(nèi)卷”背后,其實(shí)是創(chuàng)新的匱乏。不能通過創(chuàng)新帶來新的增量價(jià)值,陷入低水平的存量競爭。但凡增長停滯,發(fā)展放緩,必然會(huì)帶來“內(nèi)卷”。因此,要開辟新賽道,要開道超車,以創(chuàng)新帶增量,發(fā)現(xiàn)新機(jī)遇,制造新紅利。
近年來儲(chǔ)能行業(yè)紛紛意識(shí)到材料的重要性,無論是仍在研發(fā)進(jìn)程中的鈉離子電池、耐高溫電芯還是全新電解液配方,都是各家企業(yè)圍繞材料發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用和創(chuàng)新進(jìn)行的比拼。毫無疑問“發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)材料”將成為儲(chǔ)能規(guī)?;瘧?yīng)用最重要的一環(huán),“應(yīng)用基礎(chǔ)材料”也是儲(chǔ)能設(shè)備降本增效必由之路,而“材料創(chuàng)新能力”更將是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)之下最牢固的基石。
未來儲(chǔ)能行業(yè)要想擺脫一味追求數(shù)量和規(guī)模擴(kuò)張的競爭模式,徹底告別內(nèi)卷,駛?cè)敫哔|(zhì)量軌道,勢必要回歸材料創(chuàng)新這條路上來。正如朱共山所說,政策已經(jīng)將儲(chǔ)能扶上馬,而這個(gè)行業(yè)要想走得好,走得長遠(yuǎn),關(guān)鍵還是要靠市場之手。大家通過科技創(chuàng)新推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。我們制造業(yè)就是要通過這六個(gè)字:科技、品質(zhì)、成本,來實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展。
儲(chǔ)能行業(yè)里沒有“遙遙領(lǐng)先”,產(chǎn)品優(yōu)勢要抓“底層材料”,唯有專注于本質(zhì)的創(chuàng)新和理性主導(dǎo)的競爭,才能幫助行業(yè)徹底跳出低效內(nèi)卷的惡性循環(huán),引領(lǐng)新能源產(chǎn)業(yè)形成發(fā)展共贏的良性運(yùn)作體系。

 
 
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