6月7日至8日，中共中央政治局常委、國務(wù)院總理李強(qiáng)在遼寧調(diào)研。其中，7日，李強(qiáng)總理來到中科院大連化學(xué)物理研究所，了解該所發(fā)展歷程和科研攻關(guān)等情況，希望他們弘揚優(yōu)良傳統(tǒng)，深化體制機(jī)制改革，發(fā)揮創(chuàng)新引領(lǐng)作用，為服務(wù)高水平科技自立自強(qiáng)再立新功。
李強(qiáng)總理對全釩液流電池高安全、長壽命和資源友好等優(yōu)勢給予充分肯定，希望全釩液流電池儲能在推動國家能源轉(zhuǎn)型和建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮積極作用。在調(diào)研過程中，李強(qiáng)總理非常關(guān)注全釩液流電池技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)展。當(dāng)聽到大連融科儲能已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，并全面參與國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)制定時，欣慰的說到：“真是令我大開眼界。未來還要在提升電池能量密度、降低產(chǎn)品體積和成本上下功夫，不斷在大型儲能領(lǐng)域和家庭用能方面發(fā)力，推動釩電池的多場景應(yīng)用?！?/span>隨著新能源滲透率不斷提升，儲能成為電力系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。李強(qiáng)總理表示：“我國新能源發(fā)展已經(jīng)走在世界前列，發(fā)展速度很快，同時對電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來很大挑戰(zhàn)。釩電池作為新型儲能技術(shù)，要發(fā)揮安全、長壽命、環(huán)保的特點趟出一條新路，這對能源轉(zhuǎn)型意義重大。”儲能是構(gòu)建新型能源體系的關(guān)鍵，同時儲能技術(shù)路線多樣，裝備產(chǎn)業(yè)鏈長，附加值高，是一種催生新產(chǎn)業(yè)格局的未來業(yè)態(tài)。中共中央政治局常委、國務(wù)院總理李強(qiáng)對儲能產(chǎn)業(yè)高度重視，其曾指出：儲能在能源革命中扮演著重要角色。自上任以來先后在北京、大連調(diào)研多家儲能公司！
2022年，由大連融科儲能承擔(dān)建設(shè)的全球最大的100MW/400MWh全釩液流電池儲能電站并網(wǎng)運行，標(biāo)志著全釩液流電池商業(yè)化應(yīng)用邁上新臺階, 充分驗證了全釩液流電池在提供電網(wǎng)調(diào)峰、保障新能源消納和城市用電安全等公共服務(wù)方面發(fā)揮的電力基礎(chǔ)設(shè)施作用。李強(qiáng)總理鼓勵大連融科儲能要繼續(xù)做好技術(shù)創(chuàng)新，持續(xù)發(fā)力全釩液流電池的多場景推廣應(yīng)用，在全國多個城市建立全釩液流電池儲能電站，在不斷應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提升整體技術(shù)先進(jìn)性和可靠性，在新時代擔(dān)當(dāng)作為、創(chuàng)新實干，努力在推動高質(zhì)量發(fā)展上創(chuàng)造新業(yè)績，為實現(xiàn)東北振興作出新貢獻(xiàn)。這是李強(qiáng)總理再次調(diào)研儲能企業(yè)。4月，李強(qiáng)總理曾調(diào)研了儲能系統(tǒng)集成商，北京海博思創(chuàng)科技股份有限公司。他當(dāng)時指出：儲能在能源革命中扮演著重要角色，具有廣闊市場空間。要把新能源和儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合起來，進(jìn)一步加強(qiáng)規(guī)劃引導(dǎo)和政策支持，持續(xù)推動技術(shù)進(jìn)步。積極支持用戶側(cè)儲能多元化發(fā)展，更好適應(yīng)市場變化，滿足用戶需求。
隨著新型儲能賽道的持續(xù)火熱，液流電池正以“后補”角色入場。
近期，上海電氣宣布將在合肥基地新增1吉瓦時釩液流電池產(chǎn)能；星辰新能也宣布，全釩液流吉瓦級工廠一期300兆瓦產(chǎn)線將于8月投產(chǎn)，最終總產(chǎn)能達(dá)到3吉瓦；緯景儲能此前表示，江蘇鹽城智能制造工廠單條產(chǎn)線產(chǎn)能將提高至1.2吉瓦時……今年以來，電池生產(chǎn)商密集宣布并推進(jìn)液流電池擴(kuò)產(chǎn)計劃場，以求在新型儲能賽道鉚足后勁，大展身手。目前，我國電化學(xué)儲能裝機(jī)容量90%為鋰離子電池技術(shù)，儲能時長通常在2小時左右。隨著可再生能源占比大幅提高，電網(wǎng)調(diào)峰作用將由火電調(diào)峰電站移交給儲能電站。為保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定供電，大功率、長時儲能系統(tǒng)漸成剛需。“長時儲能在新型電力系統(tǒng)中非常重要，是目前我們最大的缺口?！?/span>中國科學(xué)院院士趙天壽指出，構(gòu)建以新能源為主導(dǎo)的新型電力系統(tǒng)需要不同時長、規(guī)模化、高安全的儲能技術(shù)。在太陽能、風(fēng)電占比較低的情況下，用火電來應(yīng)對調(diào)配需求，但未來新能源占比達(dá)到70%以上時，必須通過長時儲能來實現(xiàn)。長時儲能，通常是指 4 小時以上的儲能技術(shù)。從建設(shè)“新能源+儲能”的實際需要出發(fā)，各地儲能政策導(dǎo)向已經(jīng)出現(xiàn)變化。去年12月，內(nèi)蒙古發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的實施意見》，在全國率先提出“新建市場化并網(wǎng)新能源項目，配建儲能規(guī)模原則上不低于新能源項目裝機(jī)容量的15%，儲能時長4小時以上”的要求。此外，遼寧、河北、上海、新疆、西藏等省區(qū)均將配儲比例及小時數(shù)進(jìn)一步上調(diào)，要求儲能時長達(dá)到4小時以上。作為長時儲能技術(shù)的“后備軍”，液流電池一躍成為市場“新貴”。根據(jù)正負(fù)極、電解質(zhì)溶液中活性電種類的不同，液流電池可分為鋅鐵液流電池、鋅溴液流電池、全鐵液流電池、鐵鉻液流電池、全釩液流電池等。其中，釩電池伴隨上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已率先進(jìn)入商業(yè)化初期。星辰新能市場總監(jiān)周旋表示，全釩液流電池是綜合技術(shù)指標(biāo)最領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)化落地最靠前、國家政策最鼓勵的新型儲能路線之一。預(yù)計到2030年，全釩液流電池在新型儲能中滲透率將超過30%。
綜合優(yōu)勢凸顯 天時地利，讓液流電池脫穎而出。
液流電池誕生于上世紀(jì)70年代，2022年，行業(yè)技術(shù)取得里程碑式進(jìn)展，兆瓦級產(chǎn)品量產(chǎn)交付，首個吉瓦時級別項目集采開標(biāo)，包括全球最大液流電池儲能電站大連液流電池儲能調(diào)峰電站一期100兆瓦/400兆瓦時在內(nèi)項目的成功并網(wǎng)，使其技術(shù)成熟度和規(guī)?；玫津炞C，極大提振了行業(yè)信心。安全是液流電池的最大優(yōu)勢。緯景儲能業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)陸雙雙介紹，液流電池是將能量儲存于水性電解液中，且能量轉(zhuǎn)化不依賴于固體電極，沒有燃燒、爆炸的風(fēng)險，滿足儲能的安全需求；其次，液流電池使用壽命長，其容量和功率可以有效解耦，根據(jù)項目需求來靈活配置。相比于抽水蓄能、壓縮空氣等長時儲能技術(shù)，液流電池建設(shè)周期短、選址靈活?！耙毫麟姵卦诎l(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)都有很好的表現(xiàn)，從毫秒級、秒級響應(yīng)，到分鐘級以及小時級響應(yīng)，都有非常突出的表現(xiàn)?！?/span>上海電氣儲能科技有限公司總經(jīng)理楊霖霖介紹，一方面，我國釩資源儲備量和釩產(chǎn)量均為全球第一；另一方面，我國釩電池技術(shù)引領(lǐng)全球，沒有卡脖子的技術(shù)風(fēng)險，從核心關(guān)鍵原料到電堆等裝備技術(shù)，都能實現(xiàn)100%國產(chǎn)化制造。
不同于鋰電池鋰原料對外依賴度較高，我國釩資源豐富，鋅鐵液流電池、鋅溴液流電池也不存資源受限問題。陸雙雙指出，鐵鉻、鋅溴等液流電池技術(shù)性能相差不大，主要區(qū)別在于制造可行性和商業(yè)化成本。鋅、鐵兩種元素在全球儲量豐富且價格穩(wěn)定。而且，鋅鐵液流電池能在零下10攝氏度至45攝氏度環(huán)境溫度下安全穩(wěn)定運行，不受地理環(huán)境限制。
目前，國內(nèi)從事液流電池的機(jī)構(gòu)主要有中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、大連融科、北京普能、上海電氣、清華大學(xué)、中科院沈陽金屬所、中南大學(xué)、星辰新能、緯景儲能等科研院所和企業(yè)，還吸引了鈦白粉龍頭中核鈦白等公司跨界布局。在業(yè)內(nèi)看來，從曾經(jīng)的小眾產(chǎn)品到未來的大規(guī)模應(yīng)用，液流電池還需解決初始投資成本較高、商業(yè)化運行模式不明確等問題。國網(wǎng)新疆電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院副總工程師宋新甫坦言，液流電池初始投資每千瓦在6000元左右，是鋰電池的3倍左右，其中電解液和電堆占據(jù)投資的絕大部分。不過，液流電池電解液可以再循環(huán)使用，殘值很高?！扳C液流電池的電解液不會被消耗，未來可以對電解液進(jìn)行融資租賃。在初裝成本中，將電解液成本剝離出去，建立一種新的商業(yè)模式以降低成本?！睏盍亓刂赋觯?span style="margin:0px;padding:0px;outline:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box !important;overflow-wrap:break-word !important;color:#407600;">全釩液流電池循環(huán)次數(shù)達(dá)到2萬次以上，能夠支撐風(fēng)光發(fā)電項目25年的穩(wěn)定運行，不需要更換電芯，不需要追加投資成本。同時，釩電池裝備在結(jié)束生命周期后仍有30%以上的殘值。因此從全生命周期來看，全釩液流電池度電成本已低于0.2元。當(dāng)然，釩電池還處于產(chǎn)業(yè)化初期，通過技術(shù)不斷進(jìn)步、提升電堆功率密度、提高電解液有效利用率、優(yōu)化系統(tǒng)端造價以及規(guī)?；瘧?yīng)用等手段，釩電池仍有降本空間。
全釩液流電池儲能：技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)業(yè)鏈初步成形
? 目前在大規(guī)模儲能技術(shù)中，以液流電池最安全經(jīng)濟(jì)，液流電池中又以全釩液流電池（又稱“釩電池”）技術(shù)成熟度最好、應(yīng)用最廣、商業(yè)化程度最高
? 釩電池所需關(guān)鍵材料基本可以實現(xiàn)全國產(chǎn)化，部分部件與國外先進(jìn)水平有一定差距。上游，釩資源儲量全球第一；中游，電解液生產(chǎn)基本自主可控，電極碳素材料可滿足生產(chǎn)要求，但全氟隔膜成本高、技術(shù)路線尚不明朗；下游，初裝成本限制大規(guī)模商業(yè)化，但長期儲能有優(yōu)勢。
? 釩電池尚處于商業(yè)化早期，產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)勢環(huán)節(jié)有望率先收益。上游釩資源供給剛性，自有釩礦企業(yè)鑄就資源壁壘；中游關(guān)鍵材料商中，電解液廠商多為釩資源企業(yè)向下游產(chǎn)業(yè)鏈延伸或者電池集成商向上游一體化布局，部分隔膜材料商有望打破國外壟斷；下游系統(tǒng)集成商由于初裝成本高且受上游釩價波動影響，在市場推廣初期利潤承壓，后期有望隨裝機(jī)規(guī)模擴(kuò)大而逐步改善。
? 2022年底，全國已投運新型儲能項目裝機(jī)規(guī)模達(dá)870萬千瓦，釩電池在新型儲能裝機(jī)中的占比2.3%；預(yù)計2025年國內(nèi)釩電池市場滲透率達(dá)到15%，裝機(jī)功率為9GW，裝機(jī)容量達(dá)到36GWh以上
? 釩電池電堆是釩電池儲能系統(tǒng)的核心部件，主要構(gòu)成包括隔膜、電極、雙極板、流場板、集流體、端板等部件
? 一個完整的全釩液流電池儲能系統(tǒng)除了電堆和儲液罐之外，還包括溫控系統(tǒng)、循環(huán)模塊（正極泵、負(fù)極泵、管路等）、儲能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）和能量管理系統(tǒng)（EMS）等
? 目前我國儲能新增裝機(jī)結(jié)構(gòu)是 78.97%的儲能市場是抽水儲能，18%是鋰離子電池技術(shù)，其他儲能技術(shù)裝機(jī)不到 4%。
1）釩電池簡介，發(fā)展歷程：從“女神元素”到儲能電池
全釩液流電池（VFB）又稱釩電池，主要利用釩離子的價態(tài)的變化來實現(xiàn)電能的儲存和釋放。從工作原理上來看，釩電池相比鋰離子電池的最大不同在于導(dǎo)電離子主要為不同價態(tài)的釩離子。釩元素的價態(tài)多變，不同價態(tài)的化合物呈現(xiàn)不同的顏色，所以用北歐神話里的女神Vanadis（又名Freyja，愛情與美貌之神）來命名，翻譯為中文就是“釩”。充電時，正極的 VO2+失去電子成為 VO2+，負(fù)極的 V3+得到電子成為 V2+；放電時則相反。從結(jié)構(gòu)上看，與鋰電池的電解液集成在電池內(nèi)部不同，釩電池的正負(fù)極的兩側(cè)各有一個電解液儲罐，通過循環(huán)泵輸送至電池內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)。
全釩液流電池工作原理示意圖
釩電池最早由澳大利亞新南威爾士大學(xué)Skyllas-Kazacos 提出，因其具有安全性高、儲能容量大、使用壽命長等特點得到了長足的發(fā)展。
我國對釩電池的研究起步較早，目前已進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)示范運行和市場開拓階段。
國內(nèi)全釩液流電池發(fā)展歷程
2）市場：乘儲能東風(fēng)，溪云初起正當(dāng)時
截至2022 年底，全國已投運新型儲能項目裝機(jī)規(guī)模達(dá) 870萬千瓦，2021 年 7 月，國家能源局在《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中指出，到2025 年，我國新型儲能裝機(jī)容量要達(dá)到30GW以上。而根據(jù)2022 年11 月中國電力企業(yè)聯(lián)合會《新能源配儲能運行情況調(diào)研報告》的數(shù)據(jù)，到2025 年，國內(nèi)各省規(guī)劃的新型儲能裝機(jī)規(guī)模合計超過 60GW。而釩電池作為儲能技術(shù)的一種，2021年和 2022 年在新型儲能裝機(jī)中的占比分別為 0.6%、2.3%，并有望隨著長時儲能需求的增大，滲透率進(jìn)一步提升。2025 年國內(nèi)釩電池市場滲透率達(dá)到15%，平均儲能時長為 4h，則預(yù)計 2025 年釩電池的裝機(jī)功率為 9GW，裝機(jī)容量達(dá)到36GWh 以上，而釩電池產(chǎn)業(yè)將從商業(yè)化初期進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段。
3）產(chǎn)業(yè)鏈：技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)業(yè)鏈初步成形
目前釩電池產(chǎn)業(yè)處在商業(yè)化早期，市場需求未打開，相關(guān)企業(yè)分為三類：上游釩礦、中游原材料商和電池集成商。
液流電池產(chǎn)業(yè)鏈
3.1 上游：我國釩儲量全球第一，自有釩礦企業(yè)鑄就資源壁壘
我國釩儲量非常豐富，主要集中分布在四川攀枝花和河北承德等地區(qū)。在釩儲量方面，根據(jù)USGS 數(shù)據(jù)，我國已探明釩儲量950 萬噸，約占全球總儲量的37.6%，位居全球第一。
3.2 中游：關(guān)鍵材料自主可控，國產(chǎn)替代趨勢明顯
釩電池所需關(guān)鍵材料基本可以實現(xiàn)全國產(chǎn)化，部分部件仍與國外先進(jìn)水平有一定差距。
典型4h 全釩液流電池儲能成本構(gòu)成
全釩液流電池單體內(nèi)部結(jié)構(gòu)
全釩液流電池中，位于離子交換膜兩側(cè)電極材料是其中的核心組件之一，電極表面是全釩液流電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)的場所。結(jié)構(gòu)設(shè)計上，電極流道由無流道型向分裂蛇形流道發(fā)展。材料選型上，釩電池電極材料的研究主要集中在金屬電極和碳素電極，碳素類電極更具成本優(yōu)勢。碳素類電極材料主要包括玻碳、碳紙、石墨氈、碳?xì)值忍祭w維材料。其中，石墨氈和碳?xì)钟捎谄涑杀鞠鄬Φ土?，并且穩(wěn)定性好，導(dǎo)電能力突出，高比表面積等特點，因此被用作釩液流電池的主要電極材料。在國產(chǎn)化方面，我國當(dāng)前的電極材料已基本能滿足釩電池使用需求。目前生產(chǎn)電極的主要企業(yè)有江油潤生、遼寧金谷、江蘇普向、嘉興納科等。隔膜是另一影響釩電池工作性能的關(guān)鍵材料，主要通過分隔正負(fù)極電解液并選擇性透過離子的方式實現(xiàn)電池結(jié)構(gòu)中完整回路的構(gòu)建。目前，商業(yè)領(lǐng)域廣泛采用的是以杜邦公司（科慕）生產(chǎn)的Nafion 膜為代表的質(zhì)子交換膜。
釩電池隔膜技術(shù)仍在迭代中，含氟膜、非氟樹脂、多孔膜等技術(shù)路線的競爭格局尚未明朗。
3.3下游：技術(shù)迭代推動系統(tǒng)降本，釩電池產(chǎn)業(yè)化有望提速
釩電池電堆是發(fā)生充放電反應(yīng)，實現(xiàn)電能化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換的部件，是釩電池儲能系統(tǒng)的核心部件。電堆的主要構(gòu)成包括隔膜、電極、雙極板、流場板、集流體、端板等部件，通過層層組裝、焊接等工藝制備而成。
全釩液流電池電堆結(jié)構(gòu)示意圖
全釩液流電池電堆
全釩液流電池電堆的各種效率和電解液利用率之間密切相關(guān)。
全釩液流電池儲能系統(tǒng)工作原理
一個完整的全釩液流電池儲能系統(tǒng)除了電堆和儲液罐之外，還包括溫控系統(tǒng)、循環(huán)模塊（正極泵、負(fù)極泵、管路等）、儲能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）和能量管理系統(tǒng)（EMS）等。溫控系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)主要有：英維克、申菱環(huán)境、松芝股份、高瀾股份、同飛股份等。儲能變流器相關(guān)企業(yè)主要有：陽光電源、科華恒盛、東方日升、科陸電子、上能電氣等。能量管理系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)主要：國電南瑞、許繼集團(tuán)、平高電氣、南瑞繼保等。
4）儲能路線對比：釩電池是大規(guī)模長時儲能的優(yōu)選路徑4.1 儲能技術(shù)對比：規(guī)模儲能技術(shù)中，液流電池最安全經(jīng)濟(jì)
各類儲能技術(shù)的適用規(guī)模及領(lǐng)域
主要儲能技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)對比
在所有儲能技術(shù)中，液流電池由于安全性高，儲能壽命長等特點，在大規(guī)模長時儲能領(lǐng)域極具競爭優(yōu)勢。
4.2 液流電池對比：釩電池成熟度最好、商業(yè)化最高、研究最系統(tǒng)
各類液流電池商業(yè)化進(jìn)展情況
從理論性能上來看，全釩液流電池的循環(huán)壽命和能量效率明顯高于其他液流電池。從技術(shù)成熟度上來看，目前技術(shù)最成熟的液流電池是全釩液流電池，鋅溴液流電池目前國外研究的比較多。從商業(yè)化程度來說，全釩液流電池的商業(yè)化程度最高。
5）發(fā)展趨勢：釩電池有望在儲能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化、高安全化進(jìn)程中充分收益
2022 年，國內(nèi)新增投運新型儲能項目裝機(jī)規(guī)模達(dá)6.9GW/15.3GWh，功率規(guī)模首次突破6GW，能量規(guī)模首次突破15GWh。著名國際咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫預(yù)計，2025年儲能技術(shù)對全球經(jīng)濟(jì)價值貢獻(xiàn)將超過１萬億美元。由此可見，大規(guī)模儲能技術(shù)即將成為能源領(lǐng)域的重要新興產(chǎn)業(yè)，在全球范圍內(nèi)形成巨大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
2022 年各電池類型電化學(xué)儲能項目新增裝機(jī)分布
中國儲能產(chǎn)業(yè)化梯隊
目前我國儲能新增裝機(jī)結(jié)構(gòu)是78.97%的儲能市場是抽水儲能，18%是鋰離子電池技術(shù)，其他儲能技術(shù)裝機(jī)不到4%。2022 年電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模分布（單位：MW，MWh,%）
釩電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)（不完全統(tǒng)計）
來源：【巔峰儲能】
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