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普能的钒电池储能技术是实现大容量储能的关键技术之一。

15-12-23 12:01 3491次浏览
tillish
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谁能想到,北京普能100多个员工中,在中国只有3个销售?不过这却是最能反映这家高科技企业现状的数字。目前,他们的核心产品钒电池在中国市场仍处于试验和试运营阶段,零星的一两个客户而已。“小规模,全世界所有的高科技企业都一定要经过这个阶段。”普能CEO江宗宪表示,目前的这种状态并没有什么可担心的。

当然,也没有哪一家高科技企业能像普能一样,成立短短4年时间,就迅速占领了各大媒体的版面,并且成功完成了三轮融资,主要投资人包括北极光创投、德丰杰、德同资本、红杉资本等。
一切都因为北京普能研发和制造的全钒氧化还原液流电池(VRB,以下简称钒电池)所定位的储能市场太巨大,太有诱惑力。
根据相关部门统计,从发电到用电,67%的能源会被浪费,而提高效率的根本出发点就是让发电量和用电量实现匹配和平衡。将多余的能源储存起来成为实现该目标的重要途径,普能的钒电池储能技术是实现大容量储能的关键技术之一。
在中国,重点被放在了风力发电领域。风力发电经历了爆发式的增长之后立刻陷入一个“悖论”,装机容量全球第二,却至少1/3无法接入电网。如何储存这1/3的能源?另外,受自然因素影响,风力发电非常不稳定。推广风力发电系统最成功的丹麦就曾经因为风电不稳定遭遇过大规模断电18小时的事故。在内蒙古,也曾发生过类似事件。如何做到将发电高峰的能源储存到发电低谷使用?
于是,在一连串的问题之后,一个万亿级的新兴市场诞生了,普能就是这个市场的积极参与者。不过,普能之所以能在2010年清科最值得投资企业50强中排名第五,还要从2009年其成功收购加拿大上市公司VRB Power展开。

收购来的核心竞争力

2006年,俞振华在纽约注册成立普能科技。2007年底,为了让融资最大化,俞振华与合伙人吴正宇决定把公司的钒电池团队和锌溴电池团队分离,独立融资。于是,俞振华的钒电池团队成为了今天的普能,而吴正宇和锌溴电池团队则成立汇能公司。

俞振华拿投资的心得是:“最重要的东西不是技术本身,也不是创意。最重要的是对市场、对客户的了解。”
2009年初收购VRB Power之前,俞振华做出了自己的第二代10千瓦系统,能源效率比VRB高10%,成本比VRB低三分之一。但这个系统离商业化还有很远的一段距离。这时的普能虽然获得了德丰杰和德同的投资,但技术上并没有取得核心突破。
VRB Power是一家上市公司,但由于当初其上市时全凭钒电池的概念,并没有成熟产品,这造成其必须公开一些初创型高科技公司不能公开的商业机密,对其发展壮大造成影响。再加上其在2008年底的扩张策略过于激进,恰逢金融危机,导致资金链锻炼,被迫破产清算。
关注甚至是模仿VRB Power多时的普能第一时间递交了收购申请,并且得到了包括红杉资本在内的多家投资公司的支持,以215万美元竞购成功。“真是捡了个大便宜,要知道,VRB Power在钒电池储能领域是绝对的NO.1。它在2000年成立之前,全球已经有很多公司积累了钒电池储能领域的经验,而其大部分的技术工程师、主管以前都是在加拿大最大的燃料电池公司工作过的,这家公司一度是全世界最主要的燃料电池公司。”江宗宪是个温文尔雅的台湾人,和俞振华一样,碰到关键的技术词汇需要借助英文才能表述完整。
实际上,目前普能的管理团队就是国际化的团队。CEO江宗宪在美国完成学业,曾在美国工作过十六七年,在加入普能之前,曾是无锡尚德的COO;CTO王博士是复旦大学电机系毕业,1983年留学美国,曾任福特公司全球燃料电池项目负责人、重庆力帆总工程师。可以说,这家企业目前多半的DNA是外企,虽然中国员工仍然是占绝大多数。
当时,包括VRB Power CEO Tim Hennessy在内的10个外籍员工选择留了下来,与之一块留下的还有研发团队、客户资源、工程经验、所有可量产钒电池的核心技术和成熟的商业化产品。所以,目前普能的主要客户仍然是通过国外代理商获得的全球客户,他们能提供的成功案例也均来自国外。当然,普能全球的销售不只3个。
但这一切也在悄然改变。通过近一年的努力,俞振华已经把VRB Power所有的工厂和生产线统统从加拿大转移到了中国。“目前,已经完成了50%左右,生产线目前在北京通州。”江宗宪表示,在中国低成本制造业的帮助下,普能的产品成本有望得到控制。
成功收购VRB Power只是一个开始,真正的竞争还在后面,就像一个投资人曾经对俞振华说的那样,你才成功了10%。

看谁手握政策王牌

钒电池储能技术只是大容量储能技术的一种,与之存在竞争关系的还有很多其他技术,锂离子电池、钠硫电池和液流电池技术是其中最受关注的,钒电池是液流电池技术的一种,但这三种技术并没有公认的优势排序。
目前在全世界范围内,拥有大容量成熟储能电池技术的公司极少。至今只有日本京瓷(NGK)公司的钠硫电池成功实现量产,接受度也最高。在全球每年3亿美元的市场中,NGK就占据了2/3。但这项技术在国内十分不成熟,而且钠和硫两种元素大量聚集,可能会造成危险。
锂离子电池则拥有完整的产业链,而发达的产业链对于技术创新、成本下降的重要性不言而喻。但拥有绝对市场占有率的是日本丰田和本田的锂镍电池,而以比亚迪 为代表的中国企业则投注在磷酸铁锂电池上。目前,锂离子电池主要应用在小容量储能电池上,例如混合动力车、手机等。具备大容量锂离子储能电池技术的公司也不多,而且“锂离子电池在兆瓦级做储能,实际上是很前沿的研究。”俞振华曾对媒体指出。
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tillish

15-12-23 12:15

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 最近,在新能源业界流行着这样一个笑话:那些大规模屹立于中国西北荒漠、造价昂贵的巨大“风车”,有的不仅不能发电,甚至还沦落为耗电的超级“风扇”。原因在于中国至少三分之一的风力发电都难以并入电网,有些电场为了掩盖这一事实,在迎接上级视察时就临时接入电源使其转动。

  风电时有时无的不稳定性是并网难的瓶颈所在。据预计,2020年中国风电装机将膨胀5倍至1亿千瓦。如何与如此大容量的不稳定电力进行配套,成为横亘在清洁能源与巨大的电力需求之间的鸿沟。在中国于2009年晋升全球风电发展最快国家后,这一问题正在催生出一个巨大的商业契机。

  “储能技术可以把风电存储起来,再稳定、连续地向电网输出。”北京普能世纪科技公司董事长俞振华给出了他的解决之道。普能专注于全钒液流氧化还原电池(Vanadium Redox Battery,钒电池)的研发、制造与商业化应用。钒电池于1984年在澳大利亚新南威尔士大学发明,加拿大的VRB Power Systems公司(在2009年初被普能收购)和日本住友电工研发的钒电池技术已进入商用化阶段。

  俞振华给普能的定位是做到电池的可靠性最佳,正如公司名字“prudent”一词所包含的“审慎”之意,与“成本最低”或“性能最佳”等同行的不同定位相比,俞振华坚持一项新技术得以商业化的前提必须是可靠性。

  在钠硫、锌溴、锂等众多储能电池中,俞振华选择了历史最短、发展最快的钒电池的技术路线。与传统蓄电池的化学物质都在固态的电极里不同,这种液流电池的正负极物质储存在两个不同的电解液中循环流动,并被离子交换膜隔开,电解液流过电极表面发生电化学反应产生电能。这是一个几乎可以无限循环的可逆的化学反应,意味着钒电池能够频繁地进行充放电。其它储能电池的充放电次数均只有几千次,而日本北海道一个已经运行的钒电池项目,3年已经充放电27万次,现在仍正常运行。

  同时,钒电池的特殊构造还避免了令人头疼的电池一致性问题:电池组在应用过程中,会因单体电池性能不一致引起组合后电池组寿命提前终结等问题,铅酸电池和锂电池要突破这一难题则意味着成本的成倍上升。这曾令雄心勃勃的比亚迪电动车计划一再推迟。

  钒电池这两个突出优势让俞振华感到振奋,但其劣势同样明显:能量密度仅有15至25瓦时/千克,同为液流电池的锌溴电池则为60至80瓦时/千克,这意味着钒电池需要更大的占地面积,一台175千瓦的钒电池储能系统就相当于一台集装箱大小。

  没有一项技术堪称完美。锂电池,成本过高;铅酸电池,寿命太短;钠硫电池,必须保证300℃的工作温度;钒电池,能量密度太低。这是所有新能源领域的一个缩影,看似选择机会很多,但都有各自难题。在这个市场需求呈几何式增长的行业,如何扬长避短,选择正确的商业应用市场,成为创业者成败的关键。

  “我看中了钒电池的异常独特性,也相信会有独特的市场接受它。”俞振华给钒电池选择的用武之地就是风电市场。时有时无的风力发电的首要要求便是电池能够适应频繁的充放电,并且能够承受过充过放,这是钠硫电池的短板,传统的铅酸电池则最多能用几个月;而多位于偏远山区和荒漠的风电场对钒电池的缺点—占地面积并不敏感。

  在选定了风场应用的同时,俞振华放弃了另一个并网市场光伏发电领域。这是基于非常理性的判断:光伏最大的不过是10兆瓦的示范项目,而最小的风电厂都是三五十兆瓦;全球风电装机已达几万兆瓦,而全球储能交付才100多兆瓦,几百倍的差距意味着千亿的市场机会。

  整合者

  在所有行业中,电池行业可能是最需要耐得住寂寞的一个。俞振华在2006年创办了普能,他自己也坦承3年时间对于电池行业动辄数十年的研发周期简直是“一瞬间”。但这个70后的年轻人却迅速做到了钒电池领域的全球第一。方法很简单,他先是用2年时间让自己跻身全球第二,然后成功收购了钒电池研究全球第一的加拿大VRB Power Systems公司。

  创业之初,俞振华认为钒电池的成本可以做到100美金,但当真正进入后他发现真实的成本是其5到10倍。更要命的是,已经发展了20年的钒电池,甚至还没有现成的上下游供应链,电池的关键组件隔膜和电解液也遭遇严密的知识产权保护。

  似乎只有从头开始,但俞振华这个经历过一次IT领域的创业者展现出了优秀的整合能力。他把当时中国钒电池研究最先进的12家研究所的10多位专家请到普能,并很快在2007年5月制造出第一代5千瓦的原型产品,成本却高得无法销售。于是,俞振华再次找到英国一家钒电池研究公司,与之进行技术的交叉授权,解决了制造电解液、质子交换膜等关键部件的难题,并在第二代产品上将成本降低了四分之一。

  上述积累让普能迅速成为中国钒电池行业的佼佼者,并引来了风险投资的注意,2008年8月,普能获得了德丰杰400万美元的投资。1个月后,俞振华决定花掉这笔投资的一大半。彼时,金融危机爆发,全球领先的钒电池研发公司加拿大VRB power 资金链断裂,俞振华知道这是让他花3000万美元也值得的收购,在12家竞争者中,普能最终以215万美元将其收入囊中。这让其在一夜之间拥有了VRB power经过10年积累的所有专利、技术秘密、设备材料以及核心团队。让俞振华最看重的,是该公司的最新产品已运行了3年,可靠性已得到了市场的证明。

  俞振华在2009年将VRB power的生产工厂转移到了北京郊区的通州,进一步降低成本。钒电池的造价,电堆、电解液、机械泵等外围设备各占成本的三分之一。俞振华首先将泵、散热器、传感器等外围非核心设备国产化,使该部分成本降低了50%。2009年底,普能向客户正式交付了第一款小型的5千瓦储能系统产品,并预计在2010年第一季度生产40台设备,预计在销售10兆瓦产品时实现盈亏平衡。到那时,俞计划让一半的电解液也实现国产。俞振华透露,普能已经启动第二轮融资,目标在3亿美元左右。

  2009年7月,国家电网宣布将在张北建设中国首个储能综合示范项目,其中包含储能项目75兆瓦。据了解,普能的钒电池、比亚迪的锂电池以及日本住友的钠硫电池可能同时纳入储能示范项目。“我相信钒电池是最适合风场的。”俞振华说。
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