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直击长沙|湖南农大吴雄伟:碳中和:大规模储能赛道之-全钒液流电池研究与应用

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2022-12-08 浏览:

中国储能网讯:11月24-26日,由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合主办,100余家机构共同支持的湖南(长沙)电池博览会暨第二届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新能源、新机遇、新高度”。

会议期间,组委会邀请了湖南省银峰新能源有限公司总经理/湖南农业大学化学与材料科学学院教授吴雄伟分享主题报告《碳中和:大规模储能赛道之-全钒液流电池研究与应用》。以下是发言主要内容:

吴雄伟:各位领导、刘老师,大家上午好!很荣幸来这里向大家汇报我们的工作。

我汇报的题目是第四次工业革命-清洁新能源及存储技术,2018年接待科技部之后,我觉得在未来新时代三国,以前有魏蜀吴,现在美元对石油,俄乌战争的结果是卢布对天然气,未来我们人民币对什么?何去何从,我想我们的人民币将来在新的赛道上,太阳能、风能及传统技术,我们将为世界输送新的清洁能源。

主要包括以下几个部分:

第一,研究政策,大家都比较熟悉了,是我们科研和工程的工作。

我们是学术里面做点工程的,工程里面做点学术的。我们做这个项目当年在中南大学从“十二五”开始,做得比较长,在“十三五”的时候,有人说未来钒电池储能,包括各种储能有一万亿美金,十大颠覆技术,我也半信半疑,引用了中共中央“十三五”的规划和一些权威的麦肯锡预测。但是到“十四五”的时候,经过各种政策的研究之后,我们觉得它可能不是一个简单的万亿美金的市场问题,可能是一次新的工业革命,我们在过去300年经历了好几次工业革命,第一次是蒸汽革命,打造了英国的日不落帝国。第二次工业革命还是源自于欧洲,爱迪生的电灯和莫尔斯的电报,所以引发了第二次工业革命。第三次工业革命是美国引导的,信息通信、计算机、原子能、核武器等等。第四次工业革命又回到了能源,现在随着清洁新能源的发展,包括储能,上面我们也讲了,未来储能是一个生态的,锂电、钠电和钒电各种综合的市场划分。

我在过去十年,大概在聚焦于锂电、液流和钒电,各个方面大概有98篇,还差2篇100篇。基于“碳中和”的计算,这个工作我们当年跟北京大学院士的博士团队有一个反复计算,最后他们认为我们的数字是比较保守的。未来2025年清洁新能源要超过60%,所以你可以想像储能的市场空间有多大。去年,陈忠伟院士在讲报告的时候,他说未来储能的市场是电池的100倍。我当时跟院士说,你为什么预测是100倍?他说多少倍?我说是1000倍。他说我刚来中国讲这种报告,100倍就可以了,但是我们认为倍数很大。原理都差不多,我2010年从日本回来之后也开始密集的研究国内外各种政策,现在的政策基本上两三天一变,变化很大。我看2015年的文件,有人讲液流电池,或者说在未来储能里面单独会占到17.5%,我当时觉得有点高,太乐观了。但是去年我跟宁德的总裁,还有省电网秘书长他们一起大讨论以后,我们觉得未来液流电池市场占有率会达到20-35%,这是我们当初讨论的前景。在讨论之前,我们认为锂电会占到60%,液流会占到20%,钠电或者其他占到20%。但通过讨论之后,我们认为未来锂电会占到50%,液流电池占25%,钠电和其他电池占25%。这时候我们认为液流电池到达20%以上的时候是一个新的赛道,一个新的增量。同时在这个地方,我们在去年年底谈的两个,一个是钠电,一个是液流,今年从年初到现在一路增长得很快。

6月份国家发改委、能源局出了一个文件,未来中大型储能主要是用磷酸铁锂和钒电,我今年7月份送我的导师从公司去机场时就跟他说,未来三年,磷酸铁锂也会从大中型里面流出去,这个文件事实上既催生了全钒液流电池,同时又保护了锂电,因为中国的锂资源真的只靠动力汽车的。我们花了10年的时间,包括我们在温州的时候,参加中国科学会的时候万钢部长也去了,事实上也很感谢万钢部长,为什么?因为他在当年锂电还未成型的时候,中国还刚开始的时候,他提出动力汽车用锂电,所以实现“弯道超车”,现在欧美还在用燃料电池等等。我当初将623这个文件和当年我在科技部参与的531案件,应该是最近十年光伏与储能两大标志性文件。基于储能的资源,我进行了一个调研。刚才前面杨老师也讲了占到百分之四十几,可能统计数据大致都差不多,我们是39%,但是也是世界第一。同时中国有两种矿,一种是磁钒钛铁矿,一种是石煤矿,磁钒钛铁矿生产确实成本比较低,但是石煤矿生产也还可以,最后我们发现长沙占34%,所以后来我们说世界储能看东方,东方储能看长沙,欢迎大家来到长沙。

我们基于钒资源,这个电池,这个品种它将来的规模也会达到万亿级。我们银峰现在大概200人,研究生、博士将近30多个,博士、教授、顾问团队比较大,我们有两个杰青和二三十个教授级的顾问团队。与将近10所大学签署了合作协议。(图)这是我们的团队。

在基础研究方面,为了得到高功率电池,用碳进行催化,(图)这是我们当年做的,在碳纤维表面打一些孔,注入催化剂,当时我觉得这个ID很好笑,确实很难操作,但是那个学生做了三年还是有点气色,最后考公务员去了。同时我在南方科技大学听谢院士报告的时候,他说大禹治水只能输,不要堵,我们前面的挖孔有点像堵,在碳纤维表面挖坑,实际上是堵。同时碳纤维我们是用氧化石墨烯包覆在碳纤维的表面,得到了一个高功率电池。他师弟,明年哈工大博士毕业,可能明年6月份会来农大加入我们这个团队。事实上每一页PPT都是一个博士,我们基于石墨毡电极表面和电解液的基础上,我们在宜春现在有300亩地,应该中国乃至全国唯一一个拿300亩地只做一个产品的,做电解液,现在一期已经弄完了,二期在明年弄完。(图)这是3月份的情况,现在整个厂已经初步建完了。(图)这是我们的产品品质。

我们基于材料和电极基础上设置了一些电堆,这是第二电堆的,有10千瓦、20千瓦和30千瓦,同时在明年3、5月份左右我们会推出自己研发的第三电堆,按照现在的价格,电堆的价格能做到六七百一千瓦时左右。(图)这是基于材料电堆的基础上自我设计的控制系统,我们从这个图来看,在2014年的时候,当初将太阳能、风能接电,整个流程系统做完了,但是我们在2014年也出口了一些产品,从2014年到现在用了8年时间,一直在打磨这套系统,一个是提升功率密度,二是扩大电极的容量。同时我们在去年的3月份,在广东做了屋顶太阳能,做了百千瓦时的储能系统,这样能够监测每年发多少电、放多少电。经过8年时间,价格从8年前的8000元千瓦时降到现在3000元千瓦时,我们相信在明年的某一个时候会密集的看到3000元左右的中标一些兆瓦级的系统。

同时,在2019年的时候,给电网做了一个方案,当时钒的价格比较高,最后它用了锂电,现在电网提了新的要求,还是希望用钒电。(图)我们的专利有40多个,布局比较广泛,从矿山冶炼电解液,电堆系统都有,我们现在也在同步申报4个国际专利,电堆、电解液和控制的钒产品等等。(图)这是我们准备给浙江做的125千瓦的模块。同时,我们今年通过跟岳麓区长达一年的讨论,我们准备在岳麓区、湘江新区落户,大概60亩地,准备这块地只做电堆。在2019年也是跟国能签署了战略合作协议。阿基米德说给我一个支点可以撬动整个地球,在十年前我写了全钒液流电池,从它的原理角度,它其实可以撬动上万亿人民币的储能市场,因为我当时在日本,所以我用的是人民币,但从现在来看,可以把人民币改成上万亿美金的储能市场。

我的工作经历比较复杂,从湖南理工考进中南大学之后,硕士、博士,在日本东北大学待了两年,创建了银峰新能源。在中科院化学所待了两年,后来又回到了中南大学待了一年,湖大待了一年,在基金委和科技部待了一年。所以长沙有三所学校的导师资源比较多,过去十年很荣幸有四位导师是院士,还有两位导师在院士的过程中。我自己也组建了自己的博士团队,大概12个,离十八罗汉还有6个。同时我在农大有一个小团队,这里面有数学的、计算机的,有化学的,有材料的,还有机械的。

我们今年6月份西部证券和天职会计师、启元律师开始给我们做上市辅导,从6月份到现在确实市场行业反应挺好,发展也很快,A轮估值在20亿左右。

最后特别感谢当年的导师黄可龙教授带我进了这个领域,也感谢日本山村朝雄在日本一年让我做365天实验,也感谢这些导师的支持。现在与中科院、中南等联合招收博士后,我们一直相信全钒液流电池,中国丰富的钒资源可以助力中国的碳中和和大储能。最后我们以资源来结束,我觉得在钒电池领域将来会造就成就新的宁德时代和比亚迪。

谢谢大家!  

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关键字:储能 液流电池

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