研究表明主导市场的锂离子电池可能阻碍其他储能技术发展

日前，麻省理工学院能源倡议组织提交的一份新的研究报告警告说，储能行业有可能面临过早地建立主导技术的风险，可能放弃或错过了更加适合公用事业规模储能应用的储能技术。

近日在由美国信息技术和创新基金会主办的一次活动中，这个调查研究报告的作者之一，麻省理工学院华盛顿办公室前主任William Bonvillian说，“技术锁定将存在一定的风险。”

Bonvillian表示，锂离子电池在市场中的主导地位可能会阻碍放电更长时间的储能技术的市场进入。他说，“一些能够改善储能的技术研究可能会因此搁浅。”

当这种主导储能设计推出可执行相同功能的备选方案时，就会发生技术锁定的情况。这可能是有益的，因为它加速了创新过程，并降低了主导储能技术的成本，从而扩大了采用。这就是锂离子电池发展所发生的情况。

调研机构GTM Research最近的一份报告表明，2017年第四季度锂离子电池在美国储能市场的份额为98.8%，使该技术连续第13个季度成为市场领导者。在最近的另一份报告中，GTM公司预测到2022年存储系统价格将以每年8%的速度下降。

技术锁定的风险

另一方面，技术锁定会带来一些风险。其中一个风险就是市场过度集中。该报告称，更令人担忧的风险是，可能会改善储能主导设计的技术创新将陷入困境，并且从未完全成熟。

报告作者表示，锂离子电池适用于电动汽车和电子产品，但不一定是电网的理想选择，锂离子电池的市场锁定使得替代储能技术的生产商难以在市场上生存，更不用说继续创新和规模化发展。这可能会阻止可能放电时间更持久、循环寿命更长的更加优化的替代储能技术的进入。

David Hart是信息技术与创新基金会的高级研究员，也是这个调查报告的作者之一。他指出，目前已经出现了两种迹象。“锂离子电池的优势已经使替代储能技术难以进入实施阶段，全球规模的公司正在扩大锂离子电池的生产。”Hart说。报告中表明，全球五大锂离子电池生产商计划到2020年实现产量增长到三倍。

太阳能电池也有类似的发展模式。太阳能发电产品生产商加大了光伏板的生产力度，也为替代太阳能技术的制造商带来了压力，甚至迫使它们退出市场。

2017年4月，两家美国太阳能产品生产商Suniva公司和SolarWorld公司向美国国际贸易委员会(ITC)投诉这样的贸易行为。今年 1月该委员会宣布对外国光伏板征收30%的关税。

Hart说，“存在一些已经发生的问题，我们的竞争对手并不是按照相同的规则行事。”这指的是一些国家的锂离子电池制造能力的提升。他表示，“美国在这方面做得并不好，这使企业竞争处于劣势。”

锂离子电池的风险

此外，大量的资金投入到扩大生产锂离子电池的项目中，这就增加了其他竞争者仅靠价格竞争的压力。锂离子成本曲线是其他各种应用的技术的总和，但主要用于电动车辆和电子产品，因此它不能准确反映用于实际应用的锂离子电池的成本。

液流电池制造商Ambri公司的联合创始人兼商业化高级副总裁，首席技术官David Bradwell表示，公用事业规模的锂离子电池的成本具有一些独特的特性，并未在许多锂离子成本曲线预测中得到充分反映。

Bradwell指出，锂离子电池也容易受到原材料风险的影响，因为它们使用金属钴，最近其价格翻了一番。镍也可以用作一种替代品，但这种折衷是将会减少锂离子电池循环寿命。 “这对电动汽车的应用来说没有问题，但它不适用于电网应用。”Bradwell说。

其他储能技术

麻省理工学院的研究论文提到了许多类型的储能技术，例如，压缩空气储能和动力学储能等，但是被视为锂离子电池主要竞争对手的技术是液流电池技术。

液流电池通过电解质的交换来存储和产生电流。与锂离子电池不同，液流电池可以实现几乎无限地充放电循环。通过调节容纳电解质的容器的大小，液流电池电池能够比锂离子电池更容易地扩展和缩减以满足放电需求。

然而，与锂离子电池不同，各种液流电池仍在进行激烈的技术竞争。液流电池的回程效率比锂离子电池的回程效率低很多，这是因为在电解槽之间移动电解质所需的泵的寄生负载的原因。然而，液流电池的主要优势在于它们能够通过放大电解质储存池，来提供较长的放电持续时间。尽管如此，液流电池仍然难以在市场上获得广泛认可。

“这绝对是一场艰苦的战斗。”液流电池生产商Primus Power公司的业务开发经理Paul Ferrera表示。他指出，锂离子电池可以持续放电四个小时，正在适应电网规模的应用。他说，对于很多应用来说(比如变电站切换或从太阳能发电峰值到傍晚升高的能量转换)，液流电池是一个更加可行的选择。

“液流电池最大的优势是原材料成本低。”Ferrera说。Primus Power公司已将锌溴液流电池的原材料成本降至50-60美元/千瓦时，而锂离子电池的原材料成本约为125-150美元/千瓦时。

由于Primus公司的液流电池技术不需要采用离子交换膜，并且可以使用单个流动回路进行电解液交换，因此Ferrera声称的独特的液流电池与锂离子电池的成本相当。“我们的液流电池的价格可以与锂离子电池进行竞争。”他说。

流程优势

Ferrera表示，他相信，随着今后的生产制造变得更加高效，液流电池技术将以成本为基础迅速超越锂离子电池。他说，液流电池不会降低使用率，并减少了更换电池成本的需要，也不会降低项目的建设成本，从而降低了储能项目的生命周期成本。

Ferrera表示，液流电池特别适用于旨在帮助解决“鸭子曲线”问题的项目，因为它能够在白天存储大量电力，并在夜间高峰时段将电量释放到极限。他说，“我们的液流电池非常适合解决鸭子曲线的问题，它可以实施100%的放电和无限次的循环。”

但Ferrera承认，锂离子电池在市场地位方面具有一些优势，该技术具有30年或40年的发展历史，并且许多公司得到大量资产负债表的支持，能够承受负利润率。“我们的公司的发展历史只有九年，但我们认为储能市场足够大。”Ferrera说。

他表示，锂离子电池将继续成为短期应用和移动应用的市场赢家，并且仍然得到那些空间和功率密度有限的客户的关注。但是，越来越多的公用事业公司开始了解液流电池在长时间储能方面的优势。

Ferrera表示，Primus Power公司目前正处于过渡期，将从示范项目转向商业生产。他说，“我们推出了一些商业项目，在本季度就有5到8个。”

Primus公司也是政府资助的接受者，麻省理工学院的论文作者希望看到更多的措施来鼓励发展储能技术的多样性。其论文为政策制定者提出了若干建议，如扩大研发资金，为以新兴技术为重点的储能提供税收抵免，并与国际盟友合作打击不公平的贸易行为等。

美国能源部高级研究计划署日前宣布了一项耗资3000万美元的长期储能资金计划，主要针对可以提供10小时至100小时储能设备。

Hart说，创建一个利基市场可以创造一个增长平台。例如，他列举了创建太阳能利基市场的例子。

几年前，风电曾是占市场主导地位的可再生能源技术。为了鼓励太阳能的发展，美国许多州都部署了太阳能开发项目，而以类似的方式，美国各州可以为成熟的储能技术开辟一个新的领域，而不是成熟的技术。Hart表示，“我相信市场需求的作用，但有时它们必须平衡一些。”