中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“約不上，根本約不上。”
某儲(chǔ)能賽道知名FA投資總監(jiān)小饒向「甲子光年」吐槽，“液流電池現(xiàn)在太火了，想?yún)⑴c項(xiàng)目的投資機(jī)構(gòu)太多，最近我的團(tuán)隊(duì)給企業(yè)撥出了不下七八十通電話(huà)，加了不知道多少個(gè)微信，愿意聊一聊的企業(yè)屈指可數(shù)。”
提起同液流電池企業(yè)簽單的經(jīng)歷，小饒無(wú)奈又憋屈，“多少有點(diǎn)卑微。拿到聯(lián)系方式的加不上；加上了聊天不回復(fù)；好不容易回復(fù)了，結(jié)果是‘上一輪剛?cè)谕?，下一輪也已?jīng)定好了，再聯(lián)系’?！?br />
但換個(gè)角度，儲(chǔ)能企業(yè)也有自己的“苦衷”。某全釩液流電池制造商稱(chēng)，“近日舉辦的中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)上，短短三天，我們約見(jiàn)的投資機(jī)構(gòu)就不下二十家，其中不乏大的政府產(chǎn)業(yè)基金和知名VC，確實(shí)見(jiàn)不過(guò)來(lái)?！?br />
投融資歷來(lái)是行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。今年以來(lái)，液流電池領(lǐng)域的大額融資不斷披露。
先是今年3月，鋅鐵液流電池制造商緯景儲(chǔ)能宣布完成6億元A輪融資；緊接著，全釩液流電池龍頭大連融科又于4月份宣布完成超10億元B+輪融資，開(kāi)始沖刺IPO。
此外，星辰新能、液流儲(chǔ)能科技、巨安儲(chǔ)能等液流電池初創(chuàng)企業(yè)，也剛剛結(jié)束或正在進(jìn)行新融資。這些大多成立不滿(mǎn)兩年的企業(yè)，毫無(wú)疑問(wèn)也站上了風(fēng)口。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，液流電池賽道在今年前五個(gè)月所吸納的資金已超20億元，融資總額超過(guò)2022年長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域拿到的全部資金。液流儲(chǔ)能科技總經(jīng)理鄭曉昊告訴「甲子光年」，“目前整個(gè)行業(yè)初創(chuàng)企業(yè)的融資都處于A輪前后，彼此估值相近，在8到9億元上下，隨著企業(yè)拿下更多的配儲(chǔ)項(xiàng)目，估值會(huì)更高。”
今年以來(lái)，液流電池由于循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性高、應(yīng)用場(chǎng)景廣等優(yōu)點(diǎn)，而成為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)中的一股關(guān)鍵力量，市占率不斷攀升。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅最近十個(gè)月內(nèi)在建、新招標(biāo)的液流電池規(guī)模，便已超過(guò)過(guò)去十余年裝機(jī)總和的數(shù)倍。
這個(gè)走勢(shì)，比K線(xiàn)圖上的強(qiáng)力拉升還要兇猛。
液流電池產(chǎn)業(yè)從未有過(guò)今天這樣的發(fā)展速度。人、財(cái)、物高速涌入，正推動(dòng)這個(gè)新興賽道走向產(chǎn)業(yè)化窗口。液流電池的多種技術(shù)路徑，如全釩、鋅鐵、鐵鉻，均有代表性企業(yè)出現(xiàn)，且各家產(chǎn)能已超越數(shù)百兆瓦。液流電池產(chǎn)業(yè)已來(lái)到GW時(shí)代，站到了產(chǎn)業(yè)化的窗口前。
然而，液流電池產(chǎn)業(yè)距離真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，達(dá)成大規(guī)模生產(chǎn)與落地，還有一定的距離。它們的困難依舊不少：初裝成本較高，令投資人望而生畏；技術(shù)不夠成熟，電解液利用率、電堆效率須提升；產(chǎn)業(yè)鏈還不健全，上游原材料供給不充裕、下游被電網(wǎng)的調(diào)用次數(shù)不充足....
歷經(jīng)十余年的發(fā)展，液流電池終于走到了產(chǎn)業(yè)化前夜。面對(duì)多種困難，液流電池企業(yè)們正在全力破局，各使解數(shù)。中國(guó)科學(xué)院院士趙天壽表示，“今年會(huì)是液流電池產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵一年。”
為理清目前液流電池行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，明晰行業(yè)面臨的困難?！讣鬃庸饽辍共稍L了十余位業(yè)內(nèi)投資人、企業(yè)家、研究員，試圖記錄這一新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并結(jié)合行業(yè)難題，呈現(xiàn)頭部企業(yè)的破局之法。
一場(chǎng)普通的儲(chǔ)能行業(yè)招標(biāo)會(huì)，引發(fā)了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，“數(shù)得著的液流電池公司基本都有參與”。
5月10日，湖北省發(fā)改委公示了擬納入湖北省2023年新型儲(chǔ)能電站的試點(diǎn)示范項(xiàng)目清單，清單共包含21個(gè)項(xiàng)目，所需采購(gòu)的試點(diǎn)示范項(xiàng)目規(guī)模達(dá)1GW（百萬(wàn)KW）。
不同尋常的是，清單里沒(méi)有任何項(xiàng)目是單獨(dú)采用鋰離子電池配儲(chǔ)的，反而大規(guī)模配置了液流電池。招標(biāo)需求中，全釩、鐵基、鋅基三種技術(shù)路徑的液流電池加起來(lái)，合計(jì)規(guī)模達(dá)到了480MW（1MW=1000KW），占項(xiàng)目總規(guī)模的48%。
按照3小時(shí)平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)、2.5元/WH平均初裝成本計(jì)算，這480MW項(xiàng)目?jī)H所涉的建設(shè)資金就高達(dá)36億元。
要知道，盡管液流電池當(dāng)紅，但長(zhǎng)期以來(lái)，其在儲(chǔ)能賽道的市占率并不顯眼。據(jù)中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2022年中國(guó)新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模為6.9GW，其中，液流電池占比僅3.5%，規(guī)模不過(guò)241.5MW。
所謂新型儲(chǔ)能，是指除抽水蓄能外的其他儲(chǔ)能技術(shù)，主要包括鋰離子電池、液流電池、鉛酸電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等。過(guò)去，鋰電池是新型儲(chǔ)能領(lǐng)域絕對(duì)的龍頭，市占率在94%左右。
而當(dāng)下，液流電池正在從儲(chǔ)能賽道的“邊緣”走向舞臺(tái)中央，并在許多儲(chǔ)能項(xiàng)目中“分庭抗鋰”。
今年3月，國(guó)家能源局發(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，強(qiáng)調(diào)了對(duì)中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站的安全性要求，對(duì)電站可用的電池技術(shù)種類(lèi)做了基本限定?！兑蟆访鞔_，鋰離子電池不得設(shè)置在人員密集場(chǎng)所，并將具有本征安全性的水系液流電池劃為重點(diǎn)發(fā)展方向。
一進(jìn)一退，變化顯現(xiàn)。
發(fā)生這一變化的關(guān)鍵誘因是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求的進(jìn)一步爆發(fā)，以及電站對(duì)安全性、容量可擴(kuò)展性的要求進(jìn)一步提升。
對(duì)儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，在快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻需求的同時(shí)，進(jìn)一步解決風(fēng)電、光電在晝夜、四季等不同時(shí)間段發(fā)電量波動(dòng)的問(wèn)題，配合電網(wǎng)調(diào)節(jié)用電與發(fā)電情況，促進(jìn)風(fēng)光電高比例并網(wǎng)，是其存在的根本原因。
當(dāng)下，我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)以?xún)?chǔ)能時(shí)長(zhǎng)在2~4小時(shí)之間的短時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)為主，市占率在92%以上。中國(guó)化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王澤深認(rèn)為，“短時(shí)儲(chǔ)能不能滿(mǎn)足電力系統(tǒng)跨天、跨月、乃至跨季、跨年的儲(chǔ)能需要，難以解決峰谷時(shí)期供需匹配的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。這就需要建設(shè)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)在4小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)?！?
研究表明，相比短時(shí)儲(chǔ)能，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能更有利于減少棄風(fēng)棄光率，且更具性?xún)r(jià)比。
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室曾計(jì)算，當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到4~8小時(shí)，電網(wǎng)棄風(fēng)棄光率便可得到控制。中信證券也曾測(cè)算，到2050年，無(wú)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的電力系統(tǒng)與引入長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能相比每度電的成本將高24%左右。
根據(jù)國(guó)家“十四五規(guī)劃”，到2025年，我國(guó)新能源發(fā)電量占總發(fā)電量比重要達(dá)到39%左右，新能源消費(fèi)比重要提高到20%左右。提高風(fēng)光電消納水平是剛需，在這一背景之下，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能在近期迎來(lái)爆發(fā)。
湖北招標(biāo)項(xiàng)目中，明確儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的項(xiàng)目共14個(gè)，其中規(guī)劃時(shí)長(zhǎng)在4小時(shí)以上的項(xiàng)目有5個(gè)。
除了湖北省的招標(biāo)會(huì)，其他地方如西藏、新疆，2022年平均配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)已超3小時(shí)，且在今年涌現(xiàn)出大量以長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能為主的建設(shè)項(xiàng)目，能源央國(guó)企，如中國(guó)能建、華能集團(tuán)等，在今年也發(fā)布了大批針對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的項(xiàng)目招標(biāo)。盡管眼下，2小時(shí)儲(chǔ)能依舊是市場(chǎng)主體，但市場(chǎng)格局正明顯的發(fā)生變化。
這會(huì)是一個(gè)萬(wàn)億市場(chǎng)。億緯儲(chǔ)能市場(chǎng)部總監(jiān)葉婉柔告訴「甲子光年」，“從2023年開(kāi)始，3小時(shí)以上的儲(chǔ)能需求占比將會(huì)從不足8%陸續(xù)提升到60%以上，時(shí)長(zhǎng)會(huì)逐步提升”。麥肯錫曾做過(guò)預(yù)測(cè)，到2040年，全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量可達(dá)1.5~2.5TW，到2050年，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能儲(chǔ)電量將占全部?jī)?chǔ)電量的95%。
而長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求爆發(fā)下，液流電池正是最具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)之一。
儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)，必然要求電池更能“存”，容量要大，擴(kuò)容要方便。而液流電池電堆和電解液能夠分離，也就是功率和容量單元能解耦，可擴(kuò)展性好，配置靈活，只需通過(guò)簡(jiǎn)單的堆加即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。而鋰電不行，鋰電功率與容量單元一體，想增加容量，要重新上一整套系統(tǒng)，花費(fèi)的額外成本會(huì)更高。
國(guó)網(wǎng)電力調(diào)度控制中心的王山（化名）也做出了解讀：“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域，鋰離子電池因?yàn)樵诟哳l率、長(zhǎng)時(shí)間調(diào)度時(shí)燃爆風(fēng)險(xiǎn)更高，所以缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。而液流電池因?yàn)楸菊靼踩?，燃爆風(fēng)險(xiǎn)為0，是最適合長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)之一，所以會(huì)獲得更多的嘗試機(jī)會(huì)。”
星辰新能市場(chǎng)總監(jiān)周旋則表示，“對(duì)于儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，安全性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)性是三大關(guān)鍵指標(biāo)。安全性是液流相對(duì)于鋰電的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)性則表現(xiàn)為壽命長(zhǎng)，全生命周期成本低、容量擴(kuò)充成本低、建設(shè)選址更方便，這是液流相對(duì)于壓縮空氣儲(chǔ)能、鉛酸、抽水蓄能等的優(yōu)勢(shì)。”
政府項(xiàng)目招標(biāo)情況是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的晴雨表。它不僅反映行業(yè)發(fā)展速度，更重要的是，能彰顯多元儲(chǔ)能路徑下不同細(xì)分賽道所分到蛋糕的大小。湖北招標(biāo)中，5個(gè)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目中，4個(gè)均為液流儲(chǔ)能電站。
液流電池正“取代”鋰電走到聚光燈下，“今年是關(guān)鍵之年，儲(chǔ)能需求被鋰離子電池一家獨(dú)占的市場(chǎng)格局已受撼動(dòng)，巨大的市場(chǎng)空間正在釋放，而液流電池也許是第一個(gè)享用這塊‘蛋糕’的儲(chǔ)能技術(shù)。但值得注意的是，液流電池和鋰電之間，目前還不是互相取代的零和博弈，市場(chǎng)是增量市場(chǎng)，多個(gè)技術(shù)路線(xiàn)共同建設(shè)一個(gè)項(xiàng)目的情況會(huì)更普遍?！蹦橙C液流電池企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，“但不管怎么說(shuō)，機(jī)會(huì)來(lái)了?！?br />
市場(chǎng)機(jī)遇到來(lái)，全國(guó)各地正在掀起“液流電池建設(shè)熱”。
中國(guó)液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)軔于2007年前后。據(jù)國(guó)家能源司數(shù)據(jù)，十余年間，全國(guó)液流電池已投運(yùn)裝機(jī)量之和不過(guò)140MW左右。而在最近半年，如中核匯能、國(guó)家電投等能源央國(guó)企聯(lián)合新、藏、鄂、冀等地方政府，展開(kāi)了大規(guī)模液流電池項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃，規(guī)模均在數(shù)百兆瓦左右。不完全統(tǒng)計(jì)下，最近10個(gè)月內(nèi)在建、新招標(biāo)的液流電池規(guī)模，便已超過(guò)過(guò)去十余年投運(yùn)裝機(jī)總和的數(shù)倍。
國(guó)家電投于去年底投產(chǎn)的全球首個(gè)MW級(jí)鐵鉻液流電池示范項(xiàng)目外景
液流電池產(chǎn)業(yè)從未以今天這樣的速度膨脹、發(fā)展。落地項(xiàng)目指數(shù)級(jí)增加，帶動(dòng)了真金白銀的投入。2023年以來(lái)，液流電池賽道迎來(lái)了投融資的高峰。
如緯景儲(chǔ)能，在今年3月達(dá)成了6億元A輪融資，大連融科則于4月份完成了超10億元B+輪融資，并宣布開(kāi)始沖刺IPO；星辰新能則披露，將在近期完成規(guī)模為數(shù)千萬(wàn)元的Pre-A輪融資；科潤(rùn)新材料、液流儲(chǔ)能科技、巨安儲(chǔ)能等企業(yè)也剛剛結(jié)束或正在進(jìn)行新融資。
不完全統(tǒng)計(jì)，液流電池賽道在今年前五個(gè)月吸納的資金已遠(yuǎn)超20億元，融資總額超過(guò)2022年長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域拿到的全部資金。
大規(guī)模招標(biāo)、大手筆投資，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能建設(shè)需求下，液流電池賽道似乎已經(jīng)乘風(fēng)而起。
既然儲(chǔ)能市場(chǎng)亟需建設(shè)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，那為何長(zhǎng)期以來(lái)，2小時(shí)以?xún)?nèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)始終是市場(chǎng)主體？
國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)院研究員曉濤（化名）認(rèn)為，“能源是成本敏感型市場(chǎng)，儲(chǔ)能不是為了建設(shè)而建設(shè)，新能源發(fā)展的初衷是全方位降低社會(huì)用能成本，經(jīng)濟(jì)賬必須算明白。而眼下，液流電池因?yàn)槌杀据^高，經(jīng)濟(jì)賬并不亮眼。”
全生命周期成本是計(jì)算項(xiàng)目收益率的重要指標(biāo)。據(jù)國(guó)泰君安數(shù)據(jù)，2021年時(shí)，液流電池在使用壽命比鋰電池長(zhǎng)2.5倍的情況下，其每度電的全生命周期成本依舊比鋰電池高了11%，內(nèi)部收益率不足鋰電池的七分之一。
等待更長(zhǎng)的時(shí)間，賺更少的錢(qián)，經(jīng)濟(jì)賬算不明白，市場(chǎng)對(duì)液流電池的需求自然有限。
而隨著技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)量擴(kuò)展，液流電池的全生命周期成本在過(guò)去兩年中不斷下探。上海電氣集團(tuán)中央研究院儲(chǔ)能液流電池產(chǎn)品部部長(zhǎng)楊霖霖告訴「甲子光年」，“按25年使用壽命、儲(chǔ)能4小時(shí)計(jì)算，釩液流電池在結(jié)束生命周期后仍有至少30%以上的殘值可以回收，度電成本已降至0.2元/KWh。”
據(jù)國(guó)網(wǎng)能源研究院新能源所副所長(zhǎng)黃碧斌介紹，目前鋰電池的全生命周期度電成本約為0.5元/KWh，抽水蓄能的成本則為0.21元/KWh。經(jīng)過(guò)兩年發(fā)展，液流電池的全生命周期經(jīng)濟(jì)賬已經(jīng)優(yōu)于鋰電和抽蓄。
但僅僅是全生命周期成本更低依舊不夠，據(jù)小饒介紹，國(guó)內(nèi)大部分的投資機(jī)構(gòu)，常規(guī)投資回收期一般在5~7年左右，而在儲(chǔ)能領(lǐng)域，動(dòng)態(tài)投資回收期也只能達(dá)到10年，“目前液流電池要想計(jì)算出成本優(yōu)勢(shì)，要花的時(shí)間在20年以上，投資機(jī)構(gòu)可能會(huì)等不起。液流電池想發(fā)展，進(jìn)一步降低初裝成本是必須的?！?/strong>
尤其是液流電池賽道路徑頗多，群雄逐鹿下，高成本容易讓投資者望而生畏。愉悅資本創(chuàng)始及執(zhí)行合伙人劉二海表示，“哪個(gè)技術(shù)路線(xiàn)能跑出來(lái)，不確定性太大，VC只能大膽假設(shè)、小心求證，探索產(chǎn)業(yè)化的可能性。
初裝成本是項(xiàng)目在安裝和建設(shè)階段的成本，是項(xiàng)目的啟動(dòng)門(mén)檻。
液流儲(chǔ)能科技總經(jīng)理鄭曉昊表示，當(dāng)前，一個(gè)百兆瓦級(jí)的液流電池項(xiàng)目，初裝成本基本在2.5元/Wh左右。對(duì)比之下，鋰電池的初裝成本約為1.2~2.4元/Wh不等，而兩小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的平均投標(biāo)價(jià)格為1.61元/Wh，且還有下降趨勢(shì)。
國(guó)金證券統(tǒng)計(jì)稱(chēng)，今年儲(chǔ)能項(xiàng)目整體報(bào)價(jià)環(huán)比明顯下降，2小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)加權(quán)平均報(bào)價(jià)環(huán)比最高下降了近10%。
曉濤表示，“眼下，鋰礦價(jià)格不斷下跌，從去年的60萬(wàn)元/噸跌到今年4月份將近15萬(wàn)元/噸，鋰電儲(chǔ)能的成本因此持續(xù)下探。對(duì)比之下，液流電池初裝成本高的劣勢(shì)愈發(fā)明顯。由于產(chǎn)品性質(zhì)不同，液流電池的初裝成本注定高于鋰電，但至少要降到能讓投資機(jī)構(gòu)容易接受的程度。”
眼下，啟動(dòng)門(mén)檻高，已成為限制液流電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵。
一套完整的液流電池，其構(gòu)成主要包括電堆和電解液兩部分，電堆是功率單元，主要負(fù)責(zé)電力的輸入與輸出，電解液是容量單元，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)電力。此外，液流電池還需要加裝控制系統(tǒng)。
大連融科的全釩液流電池構(gòu)成
據(jù)國(guó)際可再生能源組織（IRENA）統(tǒng)計(jì)，釩液流電池成本主要分為電堆、電解液與周邊設(shè)備成本三大塊。電堆和電解液是主要成本，合計(jì)占比達(dá)到75%左右，其他構(gòu)件成本占比 25%左右；其中，釩電解液成本約占40%，電堆成本約占 35%；電堆中，隔膜又是核心，成本約占電堆的40%。
許多液流電池企業(yè)告訴「甲子光年」，目前，想方設(shè)法降低電池初裝成本已成為企業(yè)發(fā)展的核心目標(biāo)之一。而電解液和電堆這對(duì)“雙電”系統(tǒng)的成本，正成為企業(yè)們“鏖戰(zhàn)”初裝成本的主要戰(zhàn)場(chǎng)。
解決方案之一，是通過(guò)技術(shù)進(jìn)步降本增效，其中兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是電解液能量密度和電堆能量效率。電解液能量密度越高，意味著存儲(chǔ)每度電所需的電解液更少；能量效率高，則意味著對(duì)電的損耗比較小。
針對(duì)能量效率的概念，周旋舉了個(gè)例子，“80%的能量效率，意味著輸入1度電，只能對(duì)應(yīng)0.8度電的輸出，有0.2度電會(huì)白白浪費(fèi)掉。所以對(duì)憑借電力輸入與輸出賺錢(qián)的液流電池來(lái)說(shuō)，高能量效率不僅意味著能以更少的設(shè)備數(shù)量實(shí)現(xiàn)更大的能量存儲(chǔ)，也意味著電站能賺更多錢(qián)?！?br />
對(duì)提升電解液能量密度來(lái)說(shuō)，一個(gè)較為有效的方法是提高電解液濃度。國(guó)內(nèi)液流電池電解液制備技術(shù)較為先進(jìn)的研究院所、企業(yè)包括中科院大連化物所、北京普能世紀(jì)、上海電氣儲(chǔ)能、中南大學(xué)等。
中南大學(xué)化工學(xué)院教授、星辰新能首席科學(xué)家劉素琴告訴「甲子光年」，“通過(guò)采用電解液活化專(zhuān)利等技術(shù)，目前我的團(tuán)隊(duì)能將電解液濃度提升至2.8mol/L以上，并將電池能量密度提升至30Wh/L以上?！?br />
據(jù)「甲子光年」了解，目前國(guó)內(nèi)全釩電解液龍頭的電解液濃度約為1.5~2.0mol/L，至于能量密度，目前市場(chǎng)缺乏統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，且企業(yè)間差異較大。據(jù)光大證券測(cè)算，目前釩電解液的能量密度在12~40Wh/kg之間。
除了能量密度，提高電解液利用率同樣重要。南方科技大學(xué)講席教授、中國(guó)科學(xué)院院士趙天壽表示，“即使是目前最成熟的全釩液流電池，其電解液利用率也只有60%，也就是說(shuō)，剩下的40%的釩都沒(méi)有利用好?！壁w天壽開(kāi)出的藥方是提高系統(tǒng)內(nèi)電流的強(qiáng)度，“提高電流密度，也就是功率密度，從而提高電解液利用率，降低成本，這應(yīng)該是行業(yè)的共同目標(biāo)?！?br />
此外，提升電堆能量效率是優(yōu)化電堆成本的有效手段，也是液流電池能否算清經(jīng)濟(jì)賬的關(guān)鍵。優(yōu)化能量效率指標(biāo)已成為液流電池企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
鄭曉昊介紹，液流儲(chǔ)能科技的全釩液流電池電堆能量效率在78%上下；而鐵基液流電池代表企業(yè)巨安科技的CEO孟錦濤表示，該公司的全鐵液流電池電堆效率和系統(tǒng)效率均在80%以上。
鋅鐵液流電池的代表企業(yè)是緯景儲(chǔ)能，但該公司并未透露任何與能量效率、能量密度有關(guān)的數(shù)據(jù)。鋅基液流電池有關(guān)的國(guó)內(nèi)企業(yè)數(shù)量介紹，其新進(jìn)展可參考海外企業(yè)。美國(guó)ZBB公司的最新數(shù)據(jù)是，鋅溴液流電池電堆能量效率能達(dá)到82%。
大連融科作為行業(yè)龍頭，2013年時(shí)，其承建的5MW級(jí)全釩液流電池系統(tǒng)能量效率便已達(dá)到80%，去年12月底，該公司并網(wǎng)的全國(guó)規(guī)模最大的液流電池儲(chǔ)能電站，百兆瓦級(jí)的“大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站國(guó)家示范項(xiàng)目”，系統(tǒng)效率可達(dá)76%。
中南大學(xué)的研究成果也能代表行業(yè)先進(jìn)水平，劉素琴教授表示，通過(guò)在電極材料、隔膜材料、電堆結(jié)構(gòu)三個(gè)方面做出優(yōu)化，其研制出的全釩液流電池電堆“星辰一號(hào)”，能量效率已達(dá)到85%。
值得注意的是，談到電池性能，業(yè)內(nèi)的說(shuō)法其實(shí)并不統(tǒng)一。曉濤告訴「甲子光年」，“比如電解液能量密度，有的按單位體積披露，有的按單位質(zhì)量披露，有的干脆只披露電解液濃度。不同單位下，企業(yè)的技術(shù)能力可能完全不同?！?br />
曉濤還表示，“能量效率也是一樣，要分為電堆效率和系統(tǒng)效率兩種。電堆效率高不代表電池充放電轉(zhuǎn)換率高，因?yàn)檫€需要計(jì)算系統(tǒng)其他部分造成的損耗。但許多企業(yè)披露的數(shù)據(jù)都是電堆的。此外，相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)都會(huì)把實(shí)驗(yàn)室效率放出來(lái)，這種數(shù)據(jù)的可靠性還需要經(jīng)過(guò)量產(chǎn)檢驗(yàn)。”
這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因也很簡(jiǎn)單，王山認(rèn)為，“許多液流電池初創(chuàng)企業(yè)剛剛走過(guò)中試階段（產(chǎn)品在大規(guī)模量產(chǎn)前的較小規(guī)模試驗(yàn)），量產(chǎn)還只是規(guī)劃和在建，批量交付尚未實(shí)現(xiàn)。行業(yè)處在這樣的階段，哪怕較為領(lǐng)先、有量產(chǎn)數(shù)據(jù)的企業(yè)也會(huì)希望再觀察一下同行表現(xiàn)。”
他進(jìn)一步指出，“更何況有些技術(shù)，如鋅鐵液流電池，在效率指標(biāo)上確實(shí)稍遜一籌，所以在缺乏商業(yè)化成果、只能比技術(shù)數(shù)據(jù)的當(dāng)下，有些企業(yè)其實(shí)不愿意公開(kāi)披露相關(guān)信息?！碑a(chǎn)業(yè)處在發(fā)展早期，對(duì)待技術(shù)進(jìn)步要有耐心，“同樣需要看到，技術(shù)指標(biāo)不是衡量企業(yè)能力的唯一標(biāo)準(zhǔn)，商業(yè)模式、電站運(yùn)維能力、量產(chǎn)與工程能力同樣重要?！?/strong>
去年6月，大連化物所李先鋒團(tuán)隊(duì)曾發(fā)表論文，稱(chēng)鐵基的能量效率比較低，相比于全釩要低10%左右，鋅鐵液流電池則要更低一點(diǎn)。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，液流電池的系統(tǒng)效率通常要比電堆效率低1.5%~2%。據(jù)「甲子光年」了解，眼下，液流電池企業(yè)量產(chǎn)后的電池系統(tǒng)效率能達(dá)到75%以上，便已算不錯(cuò)。
而關(guān)于電堆降本，除了優(yōu)化能量效率，還有一個(gè)重要方向是降低隔膜成本。液流電池隔膜的主要作用是，在導(dǎo)電的同時(shí)阻止正負(fù)極電解液混合。其性能高低，主要體現(xiàn)在使用壽命與質(zhì)子傳導(dǎo)率兩方面，前者考驗(yàn)?zāi)途枚?，后者則決定電流傳輸效率。
這一零部件的優(yōu)化方向主要是國(guó)產(chǎn)化替代。目前，中國(guó)電池隔膜主要采用的是美國(guó)杜邦公司（科慕）生產(chǎn)的Nafion膜，該隔膜是全釩氧化還原液流電池的標(biāo)準(zhǔn)膜，相關(guān)技術(shù)由國(guó)外壟斷，價(jià)格高昂。
據(jù)劉素琴介紹，厚度為50.8μm的Nafion212隔膜，每平米制備成本為2100~2800元，折合每百兆瓦造價(jià)為1.8~2.3億元。
行業(yè)內(nèi)較為領(lǐng)先的優(yōu)化方法由大連化物所提出。大連化物所研究員張華民表示，他團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的可焊接多孔離子傳導(dǎo)膜，可將膜材料的使用面積減少30%，并令隔膜每平米制備成本下探到百元以下，電堆總成本將由此降低40%。
劉素琴團(tuán)隊(duì)也做有新進(jìn)展，他們開(kāi)發(fā)的非氟離子傳導(dǎo)膜，較之Nafion212膜，導(dǎo)電率更高，壽命更長(zhǎng)，“可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代，有助于重塑?chē)?guó)內(nèi)供應(yīng)鏈”。其造價(jià)低廉，50μm厚度下，每平米造價(jià)不過(guò)500~800元，百兆瓦制備成本為4千萬(wàn)元至6千萬(wàn)元，與Nafion212相比，降本幅度高達(dá)76%。
眼下，液流電池賽道路徑多元，百家爭(zhēng)鳴。技術(shù)還未成熟、生產(chǎn)還未起量，哪怕無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)步，不確定性依然明顯。劉二海告訴「甲子光年」，“創(chuàng)業(yè)是一場(chǎng)冒險(xiǎn)，企業(yè)家對(duì)社會(huì)的價(jià)值就是消除這種不確定性。”多元路徑對(duì)應(yīng)著多位賽手，產(chǎn)業(yè)正在這些賽手手中一步步走向完備。
2019年時(shí)，李先鋒團(tuán)隊(duì)曾做過(guò)預(yù)測(cè)，稱(chēng)到2035年，液流電池達(dá)到國(guó)家戰(zhàn)略所需的關(guān)鍵指標(biāo)，是GW級(jí)液流電池系統(tǒng)效率大于75%，循環(huán)次數(shù)大于1.5萬(wàn)次，使用壽命超過(guò)15年。
而當(dāng)下，通過(guò)持續(xù)的迭代升級(jí)，國(guó)內(nèi)液流電池的頭部玩家基本已能做到電池循環(huán)使用2.5萬(wàn)次性能無(wú)衰減，使用壽命普遍達(dá)到25年，系統(tǒng)效率也有一定保障，只是在規(guī)模上，GW級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)還尚未誕生。隨著企業(yè)技術(shù)能力的不斷優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，液流電池的成本存在明顯下降空間，距離真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，只有一步之遙。
在近期舉辦的第十三屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)上，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能論壇首次以獨(dú)立分論壇的形式出現(xiàn)在大會(huì)中，而這場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能論壇的主角，正是液流電池。緯景儲(chǔ)能、巨安儲(chǔ)能、液流儲(chǔ)能科技、中科院金屬研究所等眾多液流電池企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)咸聚于此。
參與此次大會(huì)，液流儲(chǔ)能科技副總經(jīng)理于充很高興，“我感到液流行業(yè)內(nèi)的技術(shù)交流越來(lái)越開(kāi)放、越來(lái)越頻繁，剛才我還與巨安的孟總聊過(guò)，計(jì)劃和同行們開(kāi)一個(gè)交流合作會(huì)”，這是一種期盼已久的熱鬧，“行業(yè)正處在構(gòu)建生態(tài)、完備產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵時(shí)刻。”
在這次國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)上，趙天壽院士也感到激動(dòng)，“液流電池已經(jīng)處在產(chǎn)業(yè)化的窗口期，今年將會(huì)是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)?！?br />
對(duì)于儲(chǔ)能行業(yè)來(lái)說(shuō)，所謂產(chǎn)業(yè)化，就是儲(chǔ)能產(chǎn)品產(chǎn)能上得去，產(chǎn)品有人買(mǎi)，電站能并網(wǎng)。而要實(shí)現(xiàn)這一步，風(fēng)光電產(chǎn)業(yè)選擇上哪類(lèi)儲(chǔ)能產(chǎn)品，電網(wǎng)對(duì)哪類(lèi)電站進(jìn)行調(diào)度，非常關(guān)鍵。
液流儲(chǔ)能科技總經(jīng)理鄭曉昊告訴「甲子光年」，“對(duì)于儲(chǔ)能電站來(lái)說(shuō)，被高頻調(diào)用才能盈利。理想情況下，風(fēng)電每天要調(diào)用三到十次，光電要調(diào)用一次，電網(wǎng)調(diào)度需求每天可以達(dá)到一千次以上?！钡F(xiàn)實(shí)很骨感，“主流的鋰電儲(chǔ)能，平均每天調(diào)用時(shí)長(zhǎng)僅為1.46小時(shí)，實(shí)際利用率只在6.1%至12%之間。液流電池當(dāng)下的調(diào)用情況，不會(huì)比鋰電更好?！?br />
他舉了一個(gè)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，“我們?cè)谏綎|濰坊濱海經(jīng)開(kāi)區(qū)的四小時(shí)釩液流儲(chǔ)能電站，目前每天能進(jìn)行兩次滿(mǎn)充滿(mǎn)放?！闭{(diào)度是電站參與電力市場(chǎng)交易賺取電價(jià)峰谷差、通過(guò)容量共享賺取輔助服務(wù)費(fèi)用的前提，在這一背景下，液流儲(chǔ)能科技的數(shù)據(jù)已然不錯(cuò)，但距離讓電站能通過(guò)調(diào)度盈利，還有許多路要走。
鄭曉昊表示，這是儲(chǔ)能行業(yè)共同的問(wèn)題，“關(guān)鍵是儲(chǔ)能電站在電網(wǎng)中的接入位置，如果方便調(diào)度，則機(jī)會(huì)會(huì)更多。”
因此，對(duì)液流電池企業(yè)來(lái)說(shuō)，能拿下什么樣的儲(chǔ)能承建項(xiàng)目，至關(guān)重要。為了使自己在競(jìng)爭(zhēng)中占得有利地位，眼下，液流電池企業(yè)正在積極尋求同新能源巨頭進(jìn)行深度綁定。
如巨安儲(chǔ)能已與中廣核集團(tuán)、湖北省新能源有限公司、國(guó)投十堰等企業(yè)合作。緯景儲(chǔ)能承建了中國(guó)電建集團(tuán)江西省電力建設(shè)有限公司的項(xiàng)目，并于今年3月作為倡議發(fā)起單位，參與上海市未來(lái)產(chǎn)業(yè)新型儲(chǔ)能專(zhuān)家委員會(huì)成立大會(huì)，致力于打造上海未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)集群。
而液流儲(chǔ)能科技，已和華電集團(tuán)、中核集團(tuán)、國(guó)家電投集團(tuán)達(dá)成合作。本月初，星辰性能宣布與通用技術(shù)集團(tuán)旗下子公司中國(guó)技術(shù)進(jìn)出口集團(tuán)達(dá)成戰(zhàn)略合作，優(yōu)先參與通用集團(tuán)在各地興建或投資的風(fēng)光電站及源網(wǎng)荷儲(chǔ)項(xiàng)目。
除了與甲方積極深化合作，液流電池產(chǎn)業(yè)的深度綁定趨勢(shì)，還體現(xiàn)在對(duì)上游礦產(chǎn)的控制權(quán)，和對(duì)產(chǎn)能爬坡能力的獲得上。
比如對(duì)釩礦的控制。中國(guó)釩儲(chǔ)量占全球39%，產(chǎn)量占全球67%，皆為世界第一，資源充裕。但中國(guó)釩目前并不能直接供給給釩液流電池產(chǎn)業(yè)。釩液流電池中的釩指的是五氧化二釩，這種材料的主要來(lái)源是釩鈦磁鐵礦。該種礦中的五氧化二釩含量并不高，主要成分是鐵，且煉制過(guò)程需要高爐，因此釩一直以來(lái)都是鋼鐵廠冶鐵的副產(chǎn)品。
釩煉制技術(shù)之復(fù)雜，成本之高，由釩液流電池企業(yè)直接冶煉并不現(xiàn)實(shí)，且五氧化二釩也不能直接用于制作電解液，中間還需專(zhuān)門(mén)的廠商給電解液長(zhǎng)做提純，提煉為高純釩。一大套流程下來(lái)，釩液流電池企業(yè)想獲得可靠、便宜的釩供應(yīng)，千難萬(wàn)難。
中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員嚴(yán)川偉表示，“當(dāng)前國(guó)內(nèi)釩市場(chǎng)特點(diǎn)是仍是‘鋼鐵的江湖’，即鋼鐵副產(chǎn)釩占85%，而90%以上的釩又用回到鋼鐵行業(yè)。因此，獲釩難、釩價(jià)高，已成為遏制釩液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵?！?br />
「甲子光年」觀察到，為解決這一問(wèn)題，諸多液流電池企業(yè)均嘗試通過(guò)戰(zhàn)略合作、股權(quán)合作等形式掌握礦權(quán)，并借由釩巨頭企業(yè)之手，優(yōu)先獲釩，在鋼鐵體系之外，打造獨(dú)立的釩供應(yīng)體系。這一現(xiàn)象在“釩礦之都”四川省比比皆是。
去年12月底，大連融科便與釩制品龍頭釩鈦股份旗下子公司成都釩鈦貿(mào)易簽訂合作協(xié)議，釩鈦貿(mào)易承諾優(yōu)先保證大連融科的產(chǎn)品均衡供應(yīng)，確保大連融科生產(chǎn)需要。早些時(shí)候，去年8月，永泰能源宣布與海德股份共同投資設(shè)立并控股德泰儲(chǔ)能，由此迅速獲得優(yōu)質(zhì)釩礦。
今年5月，液流儲(chǔ)能科技與攀枝花市相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在北京進(jìn)行會(huì)談，就高純釩供應(yīng)與產(chǎn)業(yè)落地進(jìn)行恰談。不久后，星辰新能也與中國(guó)五礦恩菲工程技術(shù)有限公司，共同考察四川鹽邊縣釩礦資源，該公司現(xiàn)已通過(guò)股權(quán)控制，自持一座湘西釩礦。
至于產(chǎn)能爬坡能力，將直接決定液流電池企業(yè)在市場(chǎng)需求爆發(fā)時(shí)能否搶到足夠的市場(chǎng)份額。
為補(bǔ)足工程能力，大連融科宣布與釩鈦股份共建電解液生產(chǎn)線(xiàn)，北京普能正在和中國(guó)釩產(chǎn)品第二大企業(yè)河鋼股份洽談成立合資公司，液流儲(chǔ)能科技則與中國(guó)純堿巨頭山東?；瘓F(tuán)成立了合資公司，共同生產(chǎn)釩電解液。
緯景儲(chǔ)能告訴「甲子光年」，當(dāng)技術(shù)優(yōu)化到一定階段、市場(chǎng)需求開(kāi)始釋放，“量產(chǎn)，提高產(chǎn)能是企業(yè)現(xiàn)階段的核心任務(wù)”。多家液流電池企業(yè)負(fù)責(zé)人均對(duì)今年的市場(chǎng)增長(zhǎng)頗有信心，“與現(xiàn)有的產(chǎn)能相比，市場(chǎng)需求幾乎無(wú)限大。今年液流電池的市場(chǎng)需求至少是去年的四倍以上，能不能賣(mài)出去不是問(wèn)題，產(chǎn)能才是問(wèn)題。”
在這一背景下，國(guó)內(nèi)液流電池企業(yè)的產(chǎn)能開(kāi)始飆升。
如大連融科，正在攀枝花市建設(shè)年產(chǎn)能在2000立方米以上的釩電解液生產(chǎn)線(xiàn)。上海電氣儲(chǔ)能，則正在江蘇鹽城擴(kuò)建年產(chǎn)能3GWh的基地。北京普能世紀(jì)，則已開(kāi)始規(guī)劃GWh級(jí)液流電池。
緯景儲(chǔ)能表示，其位于珠海的GW級(jí)鋅鐵液流電池產(chǎn)線(xiàn)即將于7月竣工，投產(chǎn)后年產(chǎn)能可達(dá)6GWh；星辰新能的全釩液流電池產(chǎn)線(xiàn)到今年底年產(chǎn)能可達(dá)700MW；另一家釩液流電池廠，液流儲(chǔ)能科技的產(chǎn)能則會(huì)在今年底達(dá)到600MW；巨安儲(chǔ)能也表示，該公司將在今年下半年建成全鐵電解液年產(chǎn)1萬(wàn)噸、電堆年產(chǎn)1萬(wàn)臺(tái)的“雙萬(wàn)”產(chǎn)線(xiàn)。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅今年3~6月，國(guó)內(nèi)在建及規(guī)劃液流電池產(chǎn)線(xiàn)便超過(guò)9條，產(chǎn)能規(guī)劃合計(jì)超過(guò)8.2GW，潛在年產(chǎn)值超過(guò)700億元。
頭部玩家競(jìng)逐產(chǎn)能，液流電池迎來(lái)GW時(shí)代。中國(guó)液流電池產(chǎn)業(yè)化自2007年開(kāi)始，彼時(shí)，今天的行業(yè)龍頭大連融科、北京普能世紀(jì)等均先后成立。歷經(jīng)十余年的發(fā)展，液流電池終于站在了產(chǎn)業(yè)化的窗口前，在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求不斷釋放的今天，它們已離產(chǎn)業(yè)化不再遙遠(yuǎn)。
而液流電池崛起的背后，是不斷高質(zhì)量發(fā)展的中國(guó)新能源市場(chǎng)，是日益深化落實(shí)的“碳達(dá)峰、碳中和”政策。
有業(yè)內(nèi)人士曾向「甲子光年」幽默地表達(dá)了對(duì)儲(chǔ)能市場(chǎng)當(dāng)下的看法，“過(guò)去的十余年，中國(guó)新能源的主旋律是‘風(fēng)光無(wú)限’，歷經(jīng)‘雙反’等坎坷，倒掉了無(wú)數(shù)行業(yè)巨頭，中國(guó)‘風(fēng)光’才做到世界第一。而現(xiàn)在，‘風(fēng)光無(wú)限’要升級(jí)成‘氫氫儲(chǔ)儲(chǔ)’，氫能、新型儲(chǔ)能正高速發(fā)展，所有人都應(yīng)該期待中國(guó)新能源的下一個(gè)十年。”
