液流儲(chǔ)能電池步入快速發(fā)展階段

　　在不久前，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部的李先鋒團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過不懈努力，成功研發(fā)出新一代70kW級高功率密度全釩液流電池單體電堆。這一創(chuàng)新成果不僅將功率提升至70kW，相較于原先的30kW有了顯著增長，而且成本還降低了40%。更令人振奮的是，這一技術(shù)革新使20尺的250kW儲(chǔ)能單元模塊得以升級為500kW儲(chǔ)能單元模塊，既減少了體積又降低了系統(tǒng)配套設(shè)施的成本。全釩液流電池的經(jīng)濟(jì)性和可靠性因此得到了進(jìn)一步提升。

　　2023年，液流電池的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。在雙碳背景和可再生能源占比迅速提升的驅(qū)動(dòng)下，長時(shí)儲(chǔ)能的需求日益增長。相比短時(shí)儲(chǔ)能，長時(shí)儲(chǔ)能更能有效降低電網(wǎng)調(diào)節(jié)壓力，提高能源利用效率。政策層面，配儲(chǔ)的要求也在逐步提高，從最初的鼓勵(lì)引導(dǎo)到成為并網(wǎng)標(biāo)配，比例和時(shí)長都在上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2023年底，多個(gè)省份明確提出配置4小時(shí)以上長時(shí)儲(chǔ)能，部分示范項(xiàng)目甚至達(dá)到6-8小時(shí)。而液流電池作為最具競爭優(yōu)勢的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，無疑迎來了發(fā)展的春天。

　　安全性和經(jīng)濟(jì)性是儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)。國家能源局在2023年3月發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2023版)》中，再次強(qiáng)調(diào)了對中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站的安全性要求。相比之下，液流電池具有本征安全、循環(huán)壽命更長、全生命周期成本低等優(yōu)勢。這些優(yōu)勢使得液流電池的項(xiàng)目招標(biāo)不斷加速推進(jìn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023年1-11月，公開的液流電池招投標(biāo)數(shù)量達(dá)到69個(gè)，招標(biāo)容量達(dá)到8.2GW，是2022年的27倍。市場需求的大幅增長推動(dòng)了液流電池市場規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大。

　　在多樣化的市場需求下，液流電池進(jìn)入了產(chǎn)能和技術(shù)的高速發(fā)展期。據(jù)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，中國液流電池出貨規(guī)模約為500MW。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求的持續(xù)增長，液流電池的市場空間將進(jìn)一步擴(kuò)大。

　　04 產(chǎn)能擴(kuò)張

　　液流電池行業(yè)正在經(jīng)歷產(chǎn)能爆發(fā)增長期，產(chǎn)能供不應(yīng)求的現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。2023年的液流電池招標(biāo)容量已超過現(xiàn)有產(chǎn)能，顯示出市場對液流電池的強(qiáng)烈需求。為了滿足這一需求，多家液流電池生產(chǎn)商正在推進(jìn)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。緯景儲(chǔ)能、北京普能、星辰新能等企業(yè)紛紛加入投產(chǎn)大軍，使2023年的液流電池產(chǎn)能達(dá)到了6GW，并有望在2025年躍升至30GW。展望未來，液流電池行業(yè)將迎來一輪又一輪的增資擴(kuò)產(chǎn)熱潮。

　　2023年，液流電池行業(yè)的投資熱度空前高漲。主流液流電池企業(yè)成為了投資機(jī)構(gòu)爭相追逐的對象。某主流企業(yè)表示，今年接待的投資機(jī)構(gòu)數(shù)量眾多，甚至應(yīng)接不暇。另一家投資機(jī)構(gòu)則透露，盡管企業(yè)本輪融資已經(jīng)完成，但下一輪融資已被預(yù)定完畢。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023年主流液流電池企業(yè)獲得了近30億元的融資，其中融科儲(chǔ)能作為液流電池領(lǐng)域的明星企業(yè)，4月獲得了超10億元的B+輪融資。這些融資活動(dòng)的主要目的在于擴(kuò)大產(chǎn)能，緩解行業(yè)產(chǎn)能不足的問題。

　　全釩液流電池仍然是2023年液流電池項(xiàng)目招投標(biāo)的主體，數(shù)據(jù)顯示其系統(tǒng)價(jià)格持續(xù)維持下降趨勢。2023年4h儲(chǔ)能系統(tǒng)成交價(jià)范圍在2.3-2.8元/Wh，平均成交價(jià)約為2.5元/Wh。這一趨勢主要是由于電解液和電堆方面的價(jià)格持續(xù)降低。預(yù)計(jì)到2024年，全釩液流電池系統(tǒng)的價(jià)格有望降至2-2.2元/Wh，而“十四五”期末更是有望實(shí)現(xiàn)1.7元/Wh的水平。這表明液流電池正逐步成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的主力軍，但與此同時(shí)，它仍面臨著一些挑戰(zhàn)和問題。

　　盡管液流電池的全生命周期成本較低，但對于投資者而言，項(xiàng)目的啟動(dòng)門檻卻相對較高。目前國內(nèi)投資項(xiàng)目的回收期一般在5-8年左右，而液流電池則需要更長的時(shí)間才能展現(xiàn)出其成本優(yōu)勢。在當(dāng)前儲(chǔ)能技術(shù)百花齊放的背景下，各技術(shù)路線的成本都在不斷下降。例如，2023年鋰電池儲(chǔ)能電芯的價(jià)格已經(jīng)降至0.4-0.5元/Wh，系統(tǒng)價(jià)格也相應(yīng)下降至0.7-0.8元/Wh。相比之下，液流電池的高初裝成本讓許多投資者望而卻步。

　　為了降低成本，液流電池行業(yè)需要關(guān)注電解液和電堆兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的降本路徑。電解液方面，目前的主要問題是利用率不高，導(dǎo)致V2O5的用量居高不下。為此，需要進(jìn)一步完善電解液添加劑的研發(fā)工作，降低單kWh V2O5用量、規(guī)模化降低材料成本、電解液租賃等方面也需要進(jìn)一步優(yōu)化。電堆方面，主要通過國產(chǎn)替代降低離子交換膜價(jià)格或開發(fā)其他類型的離子交換膜。目前市場主流產(chǎn)品為美國Nafion膜，國產(chǎn)替代方面東岳未來、科潤新材料等廠商正在積極開發(fā)并取得量產(chǎn)進(jìn)展。其他類型的離子交換膜方面以中科院大連化物所的張華民團(tuán)隊(duì)研發(fā)的非氟多孔膜正在小批量試用中。

　　液流電池的能量密度遠(yuǎn)低于鋰電池是一個(gè)不爭的事實(shí)。鋰電池的能量密度高達(dá)300-400Wh/kg是全釩液流電池的10-15倍。較低的能量密度導(dǎo)致液流電池在達(dá)到同等儲(chǔ)電量時(shí)體積更大因此如何提高能量密度、提升電解液利用率成為行業(yè)亟待解決的問題這也是提高液流電池性能的關(guān)鍵所在

　　從整體上看液流電池儲(chǔ)能和鋰電池儲(chǔ)能并非絕對的零和博弈關(guān)系兩者在各自領(lǐng)域都有一定的優(yōu)勢和應(yīng)用場景。鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈完善技術(shù)成熟度高成本不斷下降規(guī)模效益明顯疊加鋰電池儲(chǔ)能占地面積相對小建設(shè)運(yùn)輸靈活在表后市場仍將是主流技術(shù)路線。而在表前市場大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域液流電池儲(chǔ)能將直接與鋰電儲(chǔ)能競爭兩者不會(huì)完全是替代關(guān)系而會(huì)是交叉疊加需求互補(bǔ)彼出于是是亦因彼。