摘要：新型儲能政策推動液流電池進(jìn)入商業(yè)化前期，國內(nèi)裝機(jī)規(guī)模未來2年有望實現(xiàn)成倍增長，并在大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)與電網(wǎng)調(diào)峰領(lǐng)域率先爆發(fā)。全釩技術(shù)路線將是未來五年液流電池主流技術(shù)，2025年國內(nèi)裝機(jī)量有望突破1GW。液流電池項目需求增長將極大增強(qiáng)上游離子交換膜、電解液和電極的規(guī)模效應(yīng)，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)有望進(jìn)入產(chǎn)能快速擴(kuò)張階段。
2021年以來，鋰離子電池（簡稱：鋰電池）上游原材料價格暴漲與產(chǎn)能緊缺，暴露出過度依賴單一技術(shù)路線的風(fēng)險：鋰電池下游需求快速釋放造成上游價格上升，產(chǎn)能供應(yīng)不足，導(dǎo)致儲能與電動車、兩輪車、智能家居等下游“搶電池、搶原料”的情況發(fā)生。另外，儲能鋰電池產(chǎn)品壽命不長、火災(zāi)爆炸等事件時發(fā)等問題也影響了鋰電池儲能產(chǎn)品的應(yīng)用。
2021年7月，國家發(fā)改委和能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，文件提出要堅持儲能技術(shù)多元化，推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用，實現(xiàn)液流電池等長時儲能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期。液流電池等新型儲能電池的政策春天正逐步來臨。
液流電池在大規(guī)模儲能的優(yōu)勢：超長循環(huán)壽命、高安全穩(wěn)定性、綠色環(huán)保
液流電池通過不同電解液離子相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)電能的儲存和釋放。與傳統(tǒng)二次電池相比，其電極反應(yīng)過程無相變發(fā)生，可以進(jìn)行深度充放電，能耐受大電流充放。與其他電化學(xué)儲能技術(shù)相比，液流電池最突出特點就是循環(huán)壽命特別長，最低可以做到10000次，部分技術(shù)路線甚至可以達(dá)到20000次以上，整體使用壽命可以達(dá)到20年或者更長時間。
其次，液流電池的儲能活性物質(zhì)與電極完全分開，功率和容量設(shè)計互相獨立，便于模塊組合設(shè)計和電池結(jié)構(gòu)放置；儲存于儲罐中的電解液不會發(fā)生自放電；電堆只提供電化學(xué)反應(yīng)的場所，自身不發(fā)生氧化還原反應(yīng)；活性物質(zhì)溶于電解液，電極枝晶生長刺破隔膜的危險在液流電池中大大降低；同時流動的電解液可把電池充電/放電過程產(chǎn)生的熱量帶走，避免由于電池發(fā)熱而產(chǎn)生的電池結(jié)構(gòu)損害甚至燃燒；最后，液流電池的電解液可以實現(xiàn)回收再利用，相比鉛蓄和鋰離子電池，不會對環(huán)境造成污染。
產(chǎn)品分類看，液流電池按照電解液體系的不同可分為全釩、鐵鉻、鋅溴等不同技術(shù)路線。全釩液流電池是目前商業(yè)化最為成熟的液流電池路線。首先，全釩液流電池經(jīng)過多年示范考核，其大規(guī)模儲能的工程效果已得到充分的驗證，其他路線由于示范時間短，仍需要經(jīng)歷較長的驗證周期；相比鐵鉻等技術(shù)路線，全釩液流電池的電解液、隔膜、膜電極等原材料供應(yīng)鏈已經(jīng)初步成型，國產(chǎn)化進(jìn)程不斷加快，已能夠支撐起開展百兆瓦級的項目設(shè)計與開發(fā)，其產(chǎn)業(yè)配套更加成熟；最后，全釩液流電池系統(tǒng)（10MW-4小時儲能配置）的單瓦時成本已經(jīng)能夠控制在2-3元的水平，已經(jīng)具備初步商業(yè)化應(yīng)用的條件。鐵鉻液流等路線雖然具備更大的降本空間，但從技術(shù)瓶頸突破、產(chǎn)業(yè)鏈培育和產(chǎn)能建設(shè)的進(jìn)度看，未來五年其他液流電池路線的成熟度和成本水平仍難與全釩液流電池相媲美。
液流電池與其他電化學(xué)電池技術(shù)對比
資料來源：公開資料，高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII），2021年10月
綜上，液流電池是更適合大規(guī)模、長時間儲能場合的儲能電池技術(shù)路線。從產(chǎn)業(yè)配套成熟度看，全釩液流電池將是未來五年主流的液流電池技術(shù)路線。隨著裝機(jī)規(guī)模的快速提升，液流電池的儲能性能優(yōu)勢將會越發(fā)突出。
2020年以來市場回顧：簽訂項目數(shù)創(chuàng)新高，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)加速
需求端看，目前液流電池電化學(xué)儲能裝機(jī)量占比偏低，無論是全球還是中國，比例均低于1%。但2018年以來液流電池簽訂項目數(shù)和裝機(jī)項目數(shù)均創(chuàng)新高，市場熱度明顯提升。以國內(nèi)為例，根據(jù)不完全統(tǒng)計，僅從2021年到2021H1，國內(nèi)規(guī)劃的液流電池裝機(jī)量超過6GW，容量超過20GWh。預(yù)計2022-2023年該批項目將會密集投運，整體規(guī)模將在2021年的基礎(chǔ)上翻番，屆時有望為國內(nèi)液流電池市場帶來巨額訂單需求。
2010-2020年全球液流電池裝機(jī)量增長情況（MWh）
資料來源：美國能源部
2020年以來主要液流電池簽署項目
資料來源：公開資料、高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII）整理.，2021年10月
供給端看，根據(jù)GGII產(chǎn)業(yè)調(diào)研，大連融科、北京普能世紀(jì)、樂山偉力得為代表的電池企業(yè)，蘇州科潤、攀鋼釩鈦為代表的上游配套企業(yè)自2018年以來陸續(xù)融資擴(kuò)產(chǎn)，為即將爆發(fā)的液流電池市場屯兵備糧。
2021年國內(nèi)主要液流電池產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)產(chǎn)項目（部分）
資料來源：公開資料、高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII）整理.，2021年10月
現(xiàn)階段液流電池市場規(guī)模較小，整體競爭格局尚未全面打開，大連融科與北京普能世紀(jì)涉足液流電池時間較長，其憑借著電堆產(chǎn)品迭代能力、供應(yīng)鏈整合能力和MW級液流電池項目設(shè)計運維能力暫時處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，其裝機(jī)規(guī)模也遙遙領(lǐng)先國內(nèi)其他同行。但隨著其他新進(jìn)入者的加入與擴(kuò)產(chǎn)項目的完成，未來市場競爭格局仍將存在較大的變數(shù)。
產(chǎn)品技術(shù)端看，液流電池最為詬病的是其能量密度偏低，生產(chǎn)成本偏高。要推進(jìn)液流電池儲能技術(shù)的普及應(yīng)用，還需要將電堆的功率密度、能量密度和轉(zhuǎn)化效率再提升一個層次，從而降低電池的成本，提高其可靠性和穩(wěn)定性，這是行業(yè)已經(jīng)達(dá)成的發(fā)展共識。
GGII預(yù)測未來5年，液流電池的產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展將重點圍繞著電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計的數(shù)值模擬仿真、更高效低成本電堆原材料（離子交換膜、雙極板和碳?xì)值龋?、高功率密度電堆開發(fā)和電解液體系創(chuàng)新等四大方面開展。
"十四五"儲能液流電池規(guī)模預(yù)判：2025年全釩國內(nèi)裝機(jī)有望突破1GW
隨著各地液流電池儲能示范項目落地并獲得技術(shù)驗證，"十四五"期間將是液流電池從定點示范走向推廣的重要機(jī)遇期。高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII）預(yù)測，"十四五"期間全釩液流電池憑借著更為成熟的產(chǎn)業(yè)配套和產(chǎn)品技術(shù)、更低的初次投入成本，將成為主流的液流電池技術(shù)路線，并與抽水蓄能、鋰離子電池儲能等技術(shù)路線形成相互補(bǔ)充、融合和借鑒的態(tài)勢。2025年全釩液流電池國內(nèi)裝機(jī)量有望突破1GW，新增的裝機(jī)量主要來源于電源側(cè)的可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)側(cè)的削峰填谷兩大應(yīng)用領(lǐng)域。
增長的驅(qū)動力主要包括：1）新型儲能政策號召下，國電投、華能、華潤等能源央企加快投資液流電池等新型儲能示范項目，推動液流電池裝機(jī)量上一個臺階；2）大連融科、普能等國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)項目投產(chǎn)，帶動電解液、電堆產(chǎn)業(yè)鏈配套規(guī)模擴(kuò)大，制造成本進(jìn)一步下降；3）國內(nèi)電價市場化改革持續(xù)，取消工商業(yè)目錄電價、擴(kuò)大峰谷電價差等電價改革措施在國內(nèi)逐步落地，增強(qiáng)市場對不同儲能技術(shù)路線的包容性和液流電池商業(yè)盈利性；4）鋰離子電池安全隱患和儲能時長有限缺陷使液流電池得到新的成長機(jī)會。
