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从电化学储能电站监控平台2022~2024数据窥探液流电池行业的发展

更新时间:作者:小小条

 9月6日,国网枞阳县供电公司上门服务枞阳海螺全钒液流电池储能电站,与该站工作人员开展联合巡检。

从电化学储能电站监控平台2022~2024数据窥探液流电池行业的发展

  今年迎峰度夏期间,该公司立足区域能源资源禀赋,积极挖掘用户侧储能保供潜力,多措并举大力推进客户侧储能、换电重卡、车网融合项目落地。截止8月31日,用户侧储能企业顶峰发电270万千瓦时,有效缓解迎峰度夏期间枞阳电网高峰供电压力。(郜小兵)



浅了,还是浅了。

个人角度的单技术路线探店指南和国家队发布的产业发展、电站运行情况统计分析比起来还是差太多了。信息广度和深度的差距就像一条探店视频和大众点评App的差距一样大。

介绍一下国家电化学储能电站监控平台的背景:

2022年1月,国家能源局批复授权中电联建设国家电化学储能电站安全监测信息平台。

平台的建设目标和部署方式(架构)如接下来两张PPT截图所示:

建设目标:

平台部署方式

2022年4月,国家能源局印发《关于加强电化学储能电站安全管理的通知》,明确提出“积极配合参与电化学储能电站安全监测信息平台建设,按照有关规定报送电池安全性能、电站安全运行状态、隐患排查治理、风险管控和事故事件等安全生产信息,提升电站信息化管理水平”。2023年11月,国家能源局综合司印发《关于加强发电侧电网侧电化学储能电站安全运行风险监测的通知》,明确各电力企业应于2024年底前完成本企业监测能力建设,进一步加强电力行业电化学储能电站安全管理。

2024年9月中国电力企业联合会(以下简称中电联),在微信公众平台上发布了2024年上半年度电化学储能电站运行报告。

中电联的发布*惯是第3季度末或第四季度公布当年上半年统计数据,第二年3月份公布之前一整年统计数据。

比如2022年10月份公布的是2022年1~8月份统计数据。

2023年3月份公布2022年一整年统计数据。

到2024年9月份最新这一篇统计数据,类似的报告总共应该有5~6篇,以上报告在中电联官网和公众号上都有下载链接,数据公开可查。这里分析的是2022年整年统计数据,2023年整年数据和2024年1~6月份统计数据中关键指标的变化趋势。

主要关注有以下内容

-统计样本数量变化

-统计方式的逐渐完善和对长时储能的影响

-关键统计参数的变化趋势

这一系列报告的对比研究对于液流电池行业至少有以下意义:

-以终为始的看一下,如果液流电池电站在全国范围内交付了20GWh以上,国家会重点关注电站的哪些运营指标。

-规模化运营后,从用户使用的角度,当前的痛点和技术关键难点有哪些?

-主流锂电池电站在长期运行状况下,能效指标的变化趋势如何,如果我们有后发优势,性能目标该如何设定?

-电化学储能市场的变化趋势和后续企业市场开拓方向选择

-参与统计电站数量变化

01-电站整体投运情况

中电联的统计数据是从全国电力安委会19家企业成员单位所建电站中得来。这19家单位分别是:

其中2022年强调的是500kW/500kWh以上电站数量。

下面是我根据2.5年3篇报告进行的电站运行情况数据整理分析,其中2024年上半年电站规模是依据2024年上半年统计报告中的这句话

我根据3篇报告做了对电站投运情况做了一下分析

从表格第1行可以看出,随着近年来电化学储能的快速发展,整个平台的统计样本数量在不断增多。从表格第4行和第12行可以看出,目前我国电化学储能电站从统计总量和在运行电站来看,目前我国电化学储能电站还是以2小时电站为主,长时储能大家一直认为是未来发展趋势,但目前还没有充分发展。

相关分析在2024年上半年报告中,也专门做了一个柱状图分析。

表格第5行,官方报告中提到的“电站停运”数量,我没有搞清楚这个统计数据是每年新增停运电站数量还是陆续累加停运电站数量。如果是陆续累加值,那停运电站增速明显放缓,但如果是每年独立值的话,说明电化学储能电站整体快速发展,但也在不断有人在出局。从表格第6,7,8行可以看到,不管是实际投运数量,实际投运功率还是实际投运容量,电化学储能电站的“配而不用”现象都在得到改善。

02-液流电池市场占比变化

但从技术路线上看,以上统计数据还是以磷酸铁锂技术路线为主,不能准确的反应液流电池电站的运行状况。这部分的数据我也把逐年的数据做了一个整理分析

之前看着参与统计液流电池电站在电化学储能电站中比例逐年降低,我没计算数据之前以为是液流在发展,而锂电发展的更快。但根据比例计算数据我发现参与统计的电站容量反而在逐年减少。这里如果去掉了恒流电站一期的400MWh,其他国内液流电池从业者报送到官方平台的总容量也就120MWh左右。

回想2022年底,正是液流电池行业著名的“两块二”事件发生的时候,那次事件后液流电池设备的价格锚定发生了明显的变化,当然“两块二”只是一个点,其背景是国内储能行业竞争的激烈环境和新入局企业的融资需求,但这符合融资降本需求,大甲方计算电站IRR收益,未经多次项目交付验证的单价2元/wh的电站至今也没有将运行数据接入到国家的监控平台上。按照2023年11月,国家能源局综合司印发《关于加强发电侧电网侧电化学储能电站安全运行风险监测的通知》的要求,接下来今年年底这几个在西北交付的百兆瓦时级别的液流电池电站的运行数据也要上传到国家的监控平台上。届时,相信大家对产业未来的发展方向会有更清晰的认识。

03-电站可靠性情况

如果从电气设备的角度评价电化学储能电站,那么核心关注的点为这四个方面:

-安全

-故障率低

-能效高

-便宜

价格不是统计报告关注的重点,在两年半的报告中也未有重大安全事故发生。关于可靠性,报告主要从非计划停机次数的角度反应了电站的可靠性,换一个说法也可以是稳定运行情况。

我将三篇报告中可靠性相关数据整理如下:

几个个人分析思考:

随着电站投运数量不断增多,电站总停机次数不断增加,但计划停机次数和单次恢复时长呈下降趋势,客观上说明用户的管理能力和经验都在增加。同时电站非计划停运占总停运数量的比例也在快速下降,也说明了企业的服务能力和经验都在快速提升。从非计划停运的原因变化趋势来看,电站BMS,EMS和其他原因导致停运的比例在下降,而电池本体问题导致电站停运的比例在快速增加,从6%上涨到44%。锂电池这两年成本竞争更激烈,电芯成本/价格下降的也很快,但电池本体性能问题也逐渐暴露出来。PCS导致电站停运占到了总停运比例的25%左右,关注PCS设备的可靠性问题直接影响后续储能电站的架构设计问题,因为如果储能组串过于集中,那么单个PCS故障对电站造成的影响就越大。从不同原因造成的非计划停运恢复时长来看,电池本体虽然故障率在不断增加,但单次恢复时长解决速度越来越快。这应该得益于系统集成设计的不断优化。或者是供应商在服务过程中意识到了不行就换才是最好的解决方案,拆下来的部分回公司处理,保障客户段高效运营。PCS的故障率稳定在25%左右,但单次维修时长在不断缩短,这一部分未来应该有更大的优化空间。BMS和EMS层面虽然故障比率在下降,但单次停运时长明显在增加,尤其是EMS,这也说明储能电站的能量管理系统在协调电网和硬件设备的过程中在不断遇到实际的工程问题。个人有个小爱好,就是在展会上找刚做液流电池市场推广的人沟通。这些年来液流电池系统的宣传长寿命从15年增加到了20年甚至是25年。我就总喜欢问这些市场推广人员,到底系统中除了电解液,哪些部件是能坚持25年的。我也很期待接下来液流电池在国家监控平台上相关的可靠性数据。

04-电站能效情况

对于大多数储能设备来讲,能效是最关键的参数。

中电联一共提了三个关键参数

-电池本体转换效率

-储能电站综合效率

-容量保持率

具体计算方法见报告中的备注

最直接的参数就是储能电站综合效率,用大白话说,用户给电站多少度电,电站能还用户多少度电。这是所有储能技术路线最直接的比较。

我将3篇报告相关数据整理如下

电站的平均综合效率呈上涨状态,这里是因为这两年新投运的电站比较多,电池状态良好,因为一年以内的电站和1-3年的电站综合能效增幅更大。但3-5年的电站和5年以上电站综合效率下降非常明显,5年以上电站综合效率已经降到了65.03%,这已经接近了抽水蓄能的下限。如果液流电池能够保证长时间的70%左右综合能效,将在生命周期后半程对锂电形成明显优势。锂电所谓的电芯寿命10年,20年用两批电芯的经济可研支撑不知道到年底还立得住不?没想到在5年以后,我们不仅会面临人口老龄化问题还要面对电站老龄化问题。电站的综合效率衰减并没有体现在电站本体的平均转换效率上,而是系统能耗上,这其实是电化学储能电站的一个特殊的衰减现象,随着性能下降,放出同样电量,电站能提供的平均功率越来越低,花费时间越来越长,这样副反应能耗和电站辅助设备能耗占比会大幅增加,进而导致综合效率明显下滑。能量保持率统计报告中对这个参数的定义和计算方法是-能量保持率=统计期间储能电站实际最大可放电量与额定能量的比值。根据2024年报告给出的图表,可见电站在大部分时间内都保持较高的能量保持状态。

长时储能容量保持率如果和锂电现在一样会面临以下问题:

-经济层面,资产利用率的问题

-多组液罐工作策略问题

-高SOC下液罐,管路材质可靠性保证

-高SOC下电解液稳定性问题

-高SOC下电解液价态平衡问题-SOC管控精确度,自放电速率,气氛保护


文章来源:全球液流电池储能

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