锂与储能：面向未来电网的电池

仅靠增加太阳能和风能发电量是不够的。随着可再生能源在电力结构中的占比不断提升，电网还必须能够协调电力生成与用电需求的时间。正因如此，储能技术正发挥着越来越重要的作用。

电池储能系统（BESS）可以在电力充裕时储存电能，并在需要时释放电能，从而帮助平衡电力系统，并整合太阳能和风能等波动性可再生能源。如今，电池储能的扩展与锂离子电池技术密切相关。

因此，锂不仅对电动出行具有战略重要性，而且对能源转型的另一个关键环节——未来的电网——也变得越来越重要。

太阳能和风能与传统可调度发电在一点上存在根本区别：其发电量取决于日照和风力的可用性。太阳能电站可能在白天产生大量电力，而用电需求高峰却出现在傍晚。同样，风力发电量在短短几小时内就可能出现显著波动。

随着可再生能源装机容量的扩大，电力系统的灵活性变得越来越重要。这意味着能够根据电网状况的变化，迅速调整发电、用电和储能。

据国际能源署（IEA）称，若要支持太阳能和风能的快速增长以符合全球气候目标，全球储能容量需在2030年前增加约六倍，达到1,500吉瓦。在IEA的“净零排放”情景下，电池将占这一增长量的约90%，装机容量将达到1,200吉瓦。（来源：国际能源署，《电池与安全能源转型》，2024年）。

储能并非取代可再生能源发电，而是使可再生能源更容易并入电网。通过在发电量超过需求时储存电能，可在数小时后释放这些电能，从而减少能源浪费和电网不平衡，同时更好地利用可再生能源。

电池储能系统（BESS）绝不仅仅是一个用于储存电能的大型电池。它能够为电力系统提供多种服务，且往往能同时进行。

其中最重要的是能量转移：在供电充裕或需求较低时储存电能，并在系统最需要时释放电能。据国际可再生能源署（IRENA）数据显示，这一应用约占2024年新增电池储能容量的68%。（来源：国际可再生能源署（IRENA），《2024年可再生能源发电成本》）。

电池还能支持削峰（缩短用电高峰时段）和频率调节（快速响应以帮助维持电网频率）。它们可提供平衡服务、容量支持和电网支撑，在某些情况下，还能减少或推迟对新基础设施投资的需求。

其快速响应能力是电池储能的主要优势之一。国际能源署（IEA）将电池储能视为提供短期灵活性最通用的解决方案之一。仅在2024年，全球就新增了约63吉瓦的公用事业级电池储能，使总装机容量达到约124吉瓦。同年，电池储能项目的成本下降了约40%。（来源：国际能源署，《2026年电力展望》）。

长期成本下降趋势更为显著。据国际可再生能源署（IRENA）数据显示，2010年至2024年间，公用事业级电池储能系统（BESS）的总安装成本下降了93%，从每千瓦时2,571美元降至192美元。

这些经济进展正将电池储能从一种补充性技术转变为电力电网基础设施不可或缺的一部分。

储能技术各不相同，所满足的需求也各异。虽然有多种解决方案可用于长时储能，但对于需要储能数小时的应用场景，锂离子电池凭借其高效、响应迅速、模块化以及成本持续下降等优势，已成为主流选择。

然而，固定式储能与电动汽车的优先考虑因素有所不同。

在电动汽车中，重量、体积和能量密度是关键参数：更轻、更紧凑的电池可以在不增加过多重量的前提下延长续航里程。而在固定式储能系统中，这些限制通常没有那么严格。相反，成本、安全性、热稳定性、使用寿命以及充放电循环次数变得尤为重要。

这就是磷酸铁锂（LFP）电池成为电池储能系统（BESS）应用核心的原因之一。国际可再生能源署（IRENA）将锂离子电池，特别是磷酸铁锂（LFP）电池，认定为公用事业级安装中的主导技术。

这一转变也对电池材料供应链产生了影响。磷酸铁锂电池的正极虽不使用镍或钴，但仍需锂。因此，电池化学成分的变化可能会显著改变某些关键矿产的需求，但不会削弱锂的核心重要性。

电池储能系统（BESS）的发展带来的挑战已不仅限于电池的安装数量。储能需求的增长需要一条能够利用可靠且可扩展的工业工艺，将开采出的锂转化为适用于电池生产的材料的供应链。

这正是德诺拉（De Nora）发挥其作用之处。

通过其Enso电解平台，德诺拉应用电化学盐分解技术，将氯化锂和硫酸锂等盐类转化为氢氧化锂。该电化学工艺旨在通过减少中间步骤、降低试剂消耗和废物流，从而简化某些传统工艺，同时实现有用副产品的回收。

不同锂化合物之间的关系对储能市场尤为重要。磷酸铁锂（LFP）电池主要使用碳酸锂，而德诺拉的电化学技术则直接生产氢氧化锂（LiOH）。然而，如果以具有竞争力的成本生产，氢氧化锂还可以通过后续的碳酸化工艺，作为生产碳酸锂的中间体。

从长远来看，初级生产的增长还需要辅以从报废电池中回收锂。相同的提纯技术有助于从电池回收产生的含锂流中回收价值，使该材料重新进入生产循环。

因此，储能领域凸显了锂在能源转型中的另一层重要性。除了为数百万辆电动汽车提供动力外，锂电池还能帮助电力电网变得更加灵活、更具韧性，并能够整合日益增长的可再生能源。

因此，挑战将不仅限于安装更多的电池储能系统（BESS）。这还意味着要建立一条能够以工业规模供应所需材料的锂供应链，并且越来越需要让这些材料保持在循环利用中。