Mùa hè năm 2022 là mùa nóng nhất trong cả thế kỷ.
Trời nóng đến nỗi tứ chi yếu ớt, hồn lìa khỏi xác; nóng đến mức cả thành phố trở nên tối tăm.
Vào thời điểm người dân gặp khó khăn về điện, Tứ Xuyên đã quyết định tạm dừng điện công nghiệp trong 5 ngày bắt đầu từ ngày 15 tháng 8. Sau khi mất điện, một số công ty công nghiệp đã ngừng sản xuất và buộc toàn bộ nhân viên phải nghỉ lễ.
Kể từ cuối tháng 9, tình trạng thiếu nguồn cung cấp pin vẫn tiếp tục diễn ra và xu hướng các công ty lưu trữ năng lượng tạm dừng đơn hàng ngày càng gia tăng. Sự thiếu hụt nguồn cung cấp lưu trữ năng lượng cũng đã đẩy mạch lưu trữ năng lượng lên đến đỉnh điểm.
Theo thống kê của Bộ Công nghiệp, nửa đầu năm nay, sản lượng pin lưu trữ năng lượng quốc gia trên 32GWh. Năm 2021, kho lưu trữ năng lượng mới của Trung Quốc chỉ bổ sung tổng cộng 4,9GWh.
Có thể thấy, năng lực sản xuất pin lưu trữ năng lượng tăng lên khá lớn nhưng tại sao vẫn còn thiếu?
Bài viết này cung cấp phân tích chuyên sâu về nguyên nhân gây ra tình trạng thiếu pin lưu trữ năng lượng ở Trung Quốc và hướng đi tương lai của nước này trong ba lĩnh vực sau:
Thứ nhất, nhu cầu: cải cách lưới điện cấp thiết
Thứ hai, nguồn cung: không thể cạnh tranh được với xe
Thứ ba, tương lai: sự chuyển đổi sang pin dòng chất lỏng?
Để hiểu nhu cầu lưu trữ năng lượng, hãy thử trả lời một câu hỏi.
Tại sao tình trạng mất điện quy mô lớn thường xảy ra ở Trung Quốc trong những tháng hè?
Nhìn từ phía cầu, lượng điện tiêu thụ cả công nghiệp và dân dụng đều có mức độ “mất cân bằng theo mùa” nhất định, với các giai đoạn “đỉnh” và “trũng”. Trong hầu hết các trường hợp, nguồn cung cấp lưới điện có thể đáp ứng nhu cầu điện hàng ngày.
Tuy nhiên, nhiệt độ mùa hè cao làm tăng việc sử dụng các thiết bị dân dụng. Đồng thời, nhiều công ty đang điều chỉnh ngành nghề và thời kỳ tiêu thụ điện cao điểm cũng rơi vào mùa hè.
Về phía cung, nguồn cung điện gió và thủy điện không ổn định do điều kiện địa lý và thời tiết theo mùa. Ví dụ, ở Tứ Xuyên, 80% điện năng của Tứ Xuyên đến từ nguồn cung cấp thủy điện. Và năm nay, tỉnh Tứ Xuyên phải hứng chịu thảm họa hạn hán và nhiệt độ cao hiếm thấy, kéo dài trong thời gian dài, với tình trạng thiếu nước nghiêm trọng ở các lưu vực chính và nguồn điện từ các nhà máy thủy điện bị thắt chặt. Ngoài ra, thời tiết khắc nghiệt và các yếu tố như lượng điện gió giảm đột ngột cũng có thể khiến các tua-bin gió không thể hoạt động bình thường.
Trong bối cảnh có sự chênh lệch lớn giữa cung và cầu điện, để tận dụng tối đa lưới điện nhằm đảm bảo cung cấp điện, việc tích trữ năng lượng đã trở thành phương án tất yếu nhằm nâng cao tính linh hoạt của hệ thống điện.
Ngoài ra, hệ thống điện Trung Quốc đang chuyển đổi từ năng lượng truyền thống sang năng lượng mới, quang điện, năng lượng gió, năng lượng mặt trời rất bất ổn do điều kiện tự nhiên, cũng có nhu cầu cao về tích trữ năng lượng.
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc gia, công suất lắp đặt của Trung Quốc chiếm 26,7% cảnh quan vào năm 2021, cao hơn mức trung bình toàn cầu.
Để ứng phó, vào tháng 8 năm 2021, Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia và Cơ quan Năng lượng Quốc gia đã ban hành thông báo khuyến khích các doanh nghiệp sản xuất điện năng lượng tái tạo tự xây dựng hoặc mua công suất đỉnh để tăng quy mô kết nối lưới điện, đề xuất rằng
Ngoài quy mô vượt quá khả năng kết nối lưới được đảm bảo của các doanh nghiệp lưới điện, ban đầu, công suất đỉnh sẽ được phân bổ theo tỷ lệ chốt 15% công suất (có độ dài trên 4h) và ưu tiên cho những công suất được phân bổ theo tỷ lệ chốt từ 20% trở lên.
Có thể thấy, trong bối cảnh thiếu điện, việc giải quyết vấn đề “gió bỏ, đèn bỏ” không thể chậm trễ. Nếu như trước đây nhiệt điện được hỗ trợ bằng khuyến khích thì nay chính sách “cacbon kép” gây áp lực, phải phát đi thường xuyên chứ không có nơi nào sử dụng được nguồn năng lượng gió và quang điện tích trữ, sử dụng ở nơi khác.
Vì vậy, chính sách quốc gia bắt đầu khuyến khích rõ ràng việc “phân bổ đỉnh”, tỷ lệ phân bổ càng nhiều, bạn cũng có thể “ưu tiên lưới điện”, tham gia giao dịch thị trường điện, nhận được thu nhập tương ứng.
Thực hiện chủ trương của Trung ương, mỗi vùng đã và đang nỗ lực phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng trong các nhà máy điện phù hợp với điều kiện của địa phương.
Thật trùng hợp, tình trạng thiếu pin dự trữ của nhà máy điện lại trùng hợp với sự bùng nổ chưa từng có của các phương tiện sử dụng năng lượng mới. Các nhà máy điện và kho chứa ô tô đều có nhu cầu lớn về pin lithium iron phosphate, nhưng chú ý đến việc đấu thầu, các nhà máy điện tiết kiệm chi phí, làm sao có thể tóm gọn được các công ty ô tô khốc liệt?
Vì vậy, việc lưu trữ trạm điện trước đây đã tồn tại một số vấn đề nổi lên.
Một mặt, chi phí lắp đặt ban đầu của hệ thống lưu trữ năng lượng cao. Bị ảnh hưởng bởi cung cầu cũng như giá nguyên liệu thô của chuỗi công nghiệp tăng, sau năm 2022, giá của toàn bộ hệ thống lưu trữ năng lượng tích hợp, đã tăng từ 1.500 nhân dân tệ/kWh vào đầu năm 2020, lên mức 1.800 nhân dân tệ/kWh như hiện nay.
Toàn bộ chuỗi công nghiệp lưu trữ năng lượng đều tăng giá, giá cốt lõi thường cao hơn 1 nhân dân tệ / watt giờ, bộ biến tần thường tăng 5% đến 10%, EMS cũng tăng khoảng 10%.
Có thể thấy, chi phí lắp đặt ban đầu đã trở thành yếu tố chính hạn chế việc xây dựng kho lưu trữ năng lượng.
Mặt khác, chu kỳ thu hồi chi phí kéo dài và khó sinh lời. Đến năm 2021, tính toán chi phí hệ thống lưu trữ năng lượng 1800 nhân dân tệ / kWh, nhà máy điện lưu trữ năng lượng hai lần sạc hai lần, sạc và xả chênh lệch giá trung bình là 0,7 nhân dân tệ / kWh trở lên, ít nhất 10 năm để thu hồi chi phí.
Đồng thời, do sự khuyến khích của khu vực hiện nay hoặc năng lượng mới bắt buộc với chiến lược lưu trữ năng lượng, tỷ lệ từ 5% đến 20%, làm tăng chi phí cố định.
Ngoài những lý do trên, việc lưu trữ trong nhà máy điện cũng giống như các phương tiện sử dụng năng lượng mới sẽ cháy, nổ, mối nguy hiểm về an toàn này, mặc dù xác suất rất thấp nhưng lại càng làm nản lòng khẩu vị rủi ro rất thấp của nhà máy điện.
Có thể nói, việc “phân bổ mạnh” việc lưu trữ năng lượng nhưng không nhất thiết phải có chính sách giao dịch nối lưới nên có rất nhiều nhu cầu đặt hàng nhưng chưa vội sử dụng. Suy cho cùng, hầu hết các nhà máy điện đều là doanh nghiệp nhà nước, đảm bảo an toàn là ưu tiên hàng đầu, họ cũng phải đối mặt với việc thẩm định tài chính, ai lại muốn gấp rút về thời gian phục hồi của một dự án dài như vậy?
Theo thói quen ra quyết định, nhiều mệnh lệnh về lưu trữ năng lượng của nhà máy điện nên được đặt, treo, chờ chính sách rõ ràng hơn. Thị trường cần có miệng lớn để ăn cua, nhưng có can đảm thì dù sao cũng không nhiều.
Có thể thấy, vấn đề lưu trữ năng lượng của nhà máy điện cần được đào sâu hơn, ngoài một phần nhỏ nguyên nhân khiến giá lithium thượng nguồn tăng, còn một phần lớn các giải pháp kỹ thuật truyền thống không thể áp dụng đầy đủ cho kịch bản nhà máy điện, làm thế nào chúng ta có nên giải quyết vấn đề không?
Tại thời điểm này, giải pháp pin dòng chất lỏng đã trở thành tâm điểm chú ý. Một số người tham gia thị trường lưu ý rằng "tỷ lệ lưu trữ năng lượng được lắp đặt của lithium có xu hướng giảm kể từ tháng 4 năm 2021 và sự gia tăng thị trường đang chuyển sang pin dòng lỏng". Vậy, pin dòng chất lỏng này là gì?
Nói một cách đơn giản, pin dòng chất lỏng có nhiều ưu điểm có thể áp dụng cho các kịch bản nhà máy điện. Pin dòng chất lỏng thông thường, bao gồm pin dòng chất lỏng vanadi, pin dòng chất lỏng sắt-kẽm, v.v.
Lấy pin dòng chất lỏng hoàn toàn vanadi làm ví dụ, những ưu điểm của chúng bao gồm.
Đầu tiên, tuổi thọ dài và đặc tính sạc và xả tốt khiến chúng phù hợp với các tình huống lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Tuổi thọ chu kỳ sạc/xả của pin lưu trữ năng lượng dòng chất lỏng vanadi có thể lên tới hơn 13.000 lần và tuổi thọ theo lịch là hơn 15 năm.
Thứ hai, công suất và dung lượng của pin “độc lập” với nhau, giúp dễ dàng điều chỉnh quy mô dung lượng lưu trữ năng lượng. Công suất của pin dòng chất lỏng toàn vanadi được xác định bởi kích thước và số lượng ngăn xếp, còn công suất được xác định bởi nồng độ và thể tích của chất điện phân. Việc mở rộng công suất pin có thể đạt được bằng cách tăng công suất của lò phản ứng và tăng số lượng lò phản ứng, trong khi việc tăng công suất có thể đạt được bằng cách tăng thể tích chất điện phân.
Cuối cùng, nguyên liệu thô có thể được tái chế. Dung dịch điện phân của nó có thể được tái chế và tái sử dụng.
Tuy nhiên, trong một thời gian dài, giá thành của pin dòng lỏng vẫn ở mức cao, cản trở việc ứng dụng thương mại trên quy mô lớn.
Lấy pin dòng chất lỏng vanadi làm ví dụ, giá thành của chúng chủ yếu đến từ lò phản ứng điện và chất điện phân.
Chi phí điện phân chiếm khoảng một nửa chi phí, chủ yếu bị ảnh hưởng bởi giá vanadi; phần còn lại là chi phí của ngăn xếp, chủ yếu đến từ màng trao đổi ion, điện cực nỉ carbon và các vật liệu thành phần quan trọng khác.
Việc cung cấp vanadi trong chất điện phân là một vấn đề gây tranh cãi. Dự trữ vanadi của Trung Quốc lớn thứ ba trên thế giới, nhưng nguyên tố này chủ yếu được tìm thấy cùng với các nguyên tố khác, và luyện kim là một công việc gây ô nhiễm cao, tiêu tốn nhiều năng lượng với những hạn chế về chính sách. Hơn nữa, ngành thép chiếm phần lớn nhu cầu về vanadi, và nhà sản xuất cốt lõi trong nước là Phangang Vanadi và Titanium tất nhiên sẽ cung cấp sản xuất thép trước tiên.
Bằng cách này, có vẻ như pin dòng chất lỏng vanadi đang lặp lại vấn đề của các giải pháp lưu trữ năng lượng chứa lithium - giành lấy công suất ngược dòng với một ngành công nghiệp cồng kềnh hơn nhiều và do đó chi phí dao động đáng kể theo chu kỳ. Bằng cách này, có lý do để tìm kiếm nhiều thành phần hơn để cung cấp giải pháp pin dòng chất lỏng ổn định.
Màng trao đổi ion và điện cực nỉ carbon trong lò phản ứng tương tự như “cổ” của con chip.
Đối với vật liệu màng trao đổi ion, các doanh nghiệp trong nước chủ yếu sử dụng màng trao đổi proton Nafion do DuPont, một công ty có tuổi đời hàng thế kỷ ở Hoa Kỳ, sản xuất và rất đắt tiền. Và, mặc dù nó có độ ổn định cao trong chất điện phân nhưng vẫn có những khuyết điểm như tính thấm của ion vanadi cao, không dễ bị phân hủy.
Chất liệu điện cực nỉ carbon cũng bị hạn chế bởi các nhà sản xuất nước ngoài. Vật liệu điện cực tốt có thể cải thiện hiệu suất hoạt động tổng thể và công suất đầu ra của pin dòng chất lỏng. Tuy nhiên, hiện nay, thị trường nỉ carbon chủ yếu do các nhà sản xuất nước ngoài như SGL Group và Toray Industries chiếm giữ.
Tính toán toàn diện, giá thành của pin dòng chất lỏng vanadi cao hơn nhiều so với pin lithium.
Lưu trữ năng lượng bằng pin dòng lỏng đắt tiền mới, vẫn còn một chặng đường dài phía trước.
Nói một ngàn lời, việc lưu trữ nhà máy điện sẽ phát triển, điều quan trọng nhất, nhưng không phải là chi tiết kỹ thuật nào, mà là việc lưu trữ nhà máy điện rõ ràng để tham gia vào phần chính của giao dịch thị trường điện.
Hệ thống lưới điện của Trung Quốc rất lớn và phức tạp nên việc nhà máy điện có kho lưu trữ năng lượng độc lập trực tuyến không phải là vấn đề đơn giản, nhưng vấn đề này không thể kìm lại được.
Đối với các nhà máy điện lớn, nếu việc phân bổ dự trữ năng lượng chỉ để làm một số dịch vụ phụ trợ, không có tư cách thị trường mua bán độc lập, tức là không thể thừa điện, đến mức giá thị trường phù hợp để bán cho người khác thì tài khoản này luôn rất khó tính toán.
Vì vậy, chúng ta nên làm mọi cách để tạo điều kiện cho các nhà máy điện có kho năng lượng chuyển sang trạng thái vận hành độc lập, trở thành thành viên tích cực tham gia thị trường mua bán điện.
Khi thị trường đi trước, nhiều vấn đề về chi phí và kỹ thuật mà việc lưu trữ năng lượng gặp phải, tôi tin rằng điều đó cũng sẽ được giải quyết.
Thời gian đăng: Nov-07-2022