中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在新能源領(lǐng)域，中國已經(jīng)成為太陽能和風(fēng)電強(qiáng)國，關(guān)鍵零部件出口占全球70%。如今有一種強(qiáng)關(guān)聯(lián)的技術(shù)，被認(rèn)為是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在，這就是新型儲(chǔ)能。全釩液流電池是產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程最快的液流電池技術(shù)，其安全性、可靠性、效率等性能受到了檢驗(yàn)，短期內(nèi)仍將保持較大的優(yōu)勢，然而其成本受到釩資源的制約，釩電池行業(yè)的健康發(fā)展有賴于釩資源的開發(fā)和上下游的協(xié)同發(fā)展。釩電池是具有不可替代性重要技術(shù)路線，其具有本征安全、非資源消耗、金融屬性強(qiáng)等三大特點(diǎn)未來長時(shí)儲(chǔ)能之王。
今年上半年，國內(nèi)前六個(gè)月投運(yùn)的新型儲(chǔ)能裝機(jī)量是過去10年的總和，宣告了儲(chǔ)能在新能源大賽道的地位。但在同一屋檐下，鋰離子電池儲(chǔ)能的光環(huán)效應(yīng)過于突出，擁有94%以上的市占率，讓液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等淪為了打醬油的命。
釩液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂恚航刂?022年末全球新型儲(chǔ)能項(xiàng)目中94%為鋰離子電池儲(chǔ)能0.6%為液流電池儲(chǔ)能。不過，這一格局在接下來的較量中將被扭轉(zhuǎn)，液流電池有望率先“轉(zhuǎn)正”。
今年上半年，液流電池的關(guān)注度明顯提升，其中既有液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目簽約的消息，也有相關(guān)項(xiàng)目融資的落地，GWh以上的液流電池產(chǎn)線、儲(chǔ)能項(xiàng)目紛紛涌現(xiàn)。2023年1-5月，僅是液流電池細(xì)分賽道的融資總額就超過20億元，比去年整個(gè)長時(shí)儲(chǔ)能陣營拿到的融資都要多。
2023年，液流電池將迎來元年，背后的商業(yè)邏輯來自于兩點(diǎn)，一是磷酸鐵鋰等鋰電儲(chǔ)能的安全性問題解決不了，各地政府首鼠兩端，但液流電池不存在這個(gè)“風(fēng)險(xiǎn)”；二是液流電池吃的是“長時(shí)儲(chǔ)能”的紅利。隨著風(fēng)光新能源并網(wǎng)裝機(jī)占比達(dá)到31.7%，對調(diào)峰能力更強(qiáng)的3-10小時(shí)以上長時(shí)儲(chǔ)能的需求變得更為強(qiáng)烈，2小時(shí)時(shí)長的鋰電儲(chǔ)能已經(jīng)“力竭”，難以滿足4小時(shí)以上高峰時(shí)段的削峰填谷。
于是，商業(yè)化程度最高的全釩液流電池恰恰能堪大任，在支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
安全、壽命長，液流電池瑕不掩瑜
當(dāng)下，在增速極快的電動(dòng)汽車充電站、大功率充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域，特別是住宅區(qū)的私人充電樁建設(shè)，都面臨著“電力增容難“的天花板，歸根結(jié)底還是擔(dān)心負(fù)荷功率峰值急劇上升容易造成電力系統(tǒng)崩潰。這種現(xiàn)象已經(jīng)開始拖交通電氣化的后腿。
以磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池為代表的新型儲(chǔ)能，雖然能量密度足夠高，轉(zhuǎn)換效率高于液流電池、壓縮空氣，經(jīng)濟(jì)性方面也最領(lǐng)先，但始終存在的消防安全隱患“如鯁在喉”，尤其是在人口聚集區(qū)，這種擔(dān)憂會(huì)成倍放大。而且一般鋰電儲(chǔ)能時(shí)長只有2小時(shí)，面對各省市長達(dá)4小時(shí)的高峰電價(jià)時(shí)段，自然有點(diǎn)兒捉襟見肘。
此時(shí)，液流電池就有了用武之地，因?yàn)椴粌H安全，還能提供長達(dá)3-10小時(shí)的調(diào)峰容量。
其實(shí)，同為電化學(xué)儲(chǔ)能的一種，液流電池誕生快50年了，只不過在與鋰電池的競賽中暫時(shí)“掉隊(duì)“。因?yàn)轶w積過大，能量密度只有鋰電池的1/10，且沒規(guī)?；瘧?yīng)用，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性上也不足。但瑕不掩瑜，液流電池有自己的“生存之道”。
無論是從電池產(chǎn)能還是從項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)劃來看，液流電池都已經(jīng)進(jìn)入了GW時(shí)代。作為液流電池的核心功率單元，電堆正在快速走向大功率和高效率，以迎合市場的降本和規(guī)?；l(fā)展趨勢。
液流電池的心臟-電堆可以稱作是液流電池的心臟。
一套完整的液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要是由功率單元（電堆）、能量單元（電解液和電解液儲(chǔ)罐）、電解液輸送單元（管路、泵閥、傳感器等）、電池管理系統(tǒng)等部分組成，其中功率單元決定系統(tǒng)功率的大小，而能量單元決定系統(tǒng)儲(chǔ)能容量的大小，兩者相互獨(dú)立。
液流電池的功率只取決于電堆大小，容量只取決于電解液儲(chǔ)量和濃度，這意味著可以靈活設(shè)計(jì)。當(dāng)需要增大儲(chǔ)電容量時(shí)，只需要增大電解液儲(chǔ)罐容積，或提高電解液濃度即可；如果想增大功率，只需要增加電堆功率或是增加電堆數(shù)量即可，適應(yīng)性很強(qiáng)。
以釩電池為例，電堆是釩電池的主體部分，也是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場所，主要結(jié)構(gòu)包括質(zhì)子交換膜、電極、雙極板、銅集流板、液流框、端板及連接件等。
據(jù)目前的公開信息，國內(nèi)釩電池的電堆最大功率已經(jīng)在向著128kW級別邁進(jìn)。單體電堆功率的提升，可有效降低系統(tǒng)成本和系統(tǒng)體積。
在能量效率方面，液流儲(chǔ)能科技有限公司總經(jīng)理鄭曉昊表示，目前，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)。美國ZBB公司的最新數(shù)據(jù)顯示，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級全釩液流電池系統(tǒng)能量效率便已達(dá)到80%，2022年12月底，該公司并網(wǎng)的全國規(guī)模最大的液流電池儲(chǔ)能電站，百兆瓦級的“大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站國家示范項(xiàng)目”，系統(tǒng)效率可達(dá)76%。
中南大學(xué)教授、北京星辰新能科技有限公司首席科學(xué)家劉素琴表示，通過在電極材料、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”，能量效率已達(dá)到85%。
液流儲(chǔ)能降成本的主戰(zhàn)場
據(jù)國際可再生能源組織（IRENA）數(shù)據(jù)，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%。
由此可見，要降低釩電池的成本，必須從電堆和電解液這兩個(gè)“大頭”入手。
其中，降低電堆成本的有效途徑便是提升電堆的功率和能量效率。
這與液流電池本身的技術(shù)原理有直接關(guān)系。
液流電池工作原理
液流電池主要由正負(fù)極的兩個(gè)電解液儲(chǔ)罐和中間的電堆組成，兩者成本加一起占比超60%，通過兩側(cè)溶液中的活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)充放電，通過泵將電解液輸送到電堆反應(yīng)室，通過活性物質(zhì)如釩的高低價(jià)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。而鋰電池中的鋰離子是透過隔膜“來回游動(dòng)”，所以能量密度取決于工作電壓高低、正負(fù)極材料的比克容量，鋰電的功率大小與界面電阻、導(dǎo)電率等有關(guān)，鋰離子游動(dòng)的快，功率則越大，倍率性能好。但液流電池完全不同，其能量密度取決于電解液的體積（儲(chǔ)罐大小）和濃度，功率則是單位電堆的疊加，兩者間相互獨(dú)立。
這意味著，液流電池可以靈活設(shè)計(jì)，自由配置容量和功率，不存在鋰電中魚與熊掌的選擇難題。
不僅如此，液流電池的能量效率遠(yuǎn)高于20%-50%的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，循環(huán)壽命大于20000次，以每天一充一放計(jì)算，可以用20年以上。最重要的一點(diǎn)是，液流電池還足夠安全，因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化不依賴于正負(fù)極，材料不參與化學(xué)反應(yīng)，依靠的是水性電解液，與儲(chǔ)罐的來回循環(huán)還達(dá)到了散熱的目的，不存在鋰電中的熱失控、鋰枝晶短路的問題，沒有任何燃燒、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。對用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)來說，液流電池安全方面的優(yōu)勢太重要了。
而且，液流電池的功率密度可“堆疊”，通過增加單元數(shù)量即可，所以在響應(yīng)速度上更具優(yōu)勢，毫秒級、秒級、五分鐘、小時(shí)級響應(yīng)等各個(gè)維度上，調(diào)頻、調(diào)峰均有不俗的表現(xiàn)。
全釩液流電池唱主角，經(jīng)濟(jì)性顯露
既然液流電池有這么大的競爭優(yōu)勢，為什么在市場份額上連鋰電池儲(chǔ)能的零頭都趕不上呢？問題就出在體積大，限制了適用場景。同時(shí)，技術(shù)還在進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)化不夠，經(jīng)濟(jì)性上還達(dá)不到鋰電的水平。
但這些顯然不是“硬傷”。當(dāng)年燃油車與電動(dòng)車起步時(shí)間一樣，最終敗給了燃油車，但今天鋰電的動(dòng)力電池補(bǔ)齊了諸多短板，借著減碳的東風(fēng)卷土重來。液流電池同樣有這樣的機(jī)會(huì)，只要規(guī)?；瘧?yīng)用，拉低成本后，在長時(shí)儲(chǔ)能東風(fēng)下，很快會(huì)嶄露頭角。
不同于鋰電池中磷酸鐵鋰、三元鋰兩家獨(dú)大，液流電池的種類更多，技術(shù)路徑上還有多種選擇和可能性。按電解液可以劃分為鐵鉻液流電池、全釩液流電池、鋅基液流電池等，不同類別的液流電池具有不同的化學(xué)成分、能量密度、運(yùn)行溫度范圍和充放電次數(shù)，最常用是釩，其次是鐵鉻、鋅溴、多硫化物溴等。目前商業(yè)化程度、技術(shù)成熟度最高的是全釩液流電池，各地全釩液流電池項(xiàng)目開始輪番上馬。
從經(jīng)濟(jì)性上看，全釩液流電池儲(chǔ)能的初始投資成本在2.5元-7.5元/Wh，時(shí)長越大，單瓦時(shí)的投建成本越低，8小時(shí)以上可以降到2元/Wh左右，接近鋰電儲(chǔ)能。而且，全釩液流電池的壽命長達(dá)20年，是鋰電池的2倍，這進(jìn)一步攤低了初始投資的單位成本，成本更優(yōu)于鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)。即便是20年壽命到期，釩液流電池電解液的殘值和循環(huán)利用價(jià)值也高達(dá)30%以上，全生命周期成本更低。未來，隨著更多全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的上馬，很容易在市場層面引發(fā)共鳴。
釩液流電池投資周期短，只需要半年，與其競爭的抽水蓄能從選址到投運(yùn)需10年，壓縮空氣項(xiàng)目也要2年。而讓全釩液流電池項(xiàng)目迅速增多的推力則來自于安全，這一點(diǎn)外界看得更為清晰。對儲(chǔ)能項(xiàng)目來說，“安全大于天”，全釩液流電池雖然成本比鋰電高，但安全讓其必有一席之地，企業(yè)也愿意在經(jīng)濟(jì)性方面助推一把。
此外，國內(nèi)釩礦資源儲(chǔ)量豐富，雖說價(jià)格也不低，高達(dá)10-15萬元/噸，但勝在自主可控，不會(huì)被卡脖子。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，2022年，中國釩儲(chǔ)量950萬噸，占全球釩儲(chǔ)量得36.5%，位列全球第一，其次是澳大利亞、俄羅斯、南非等地區(qū)。2022年中國占世界釩產(chǎn)量的70%。國內(nèi)生產(chǎn)五氧化二釩的企業(yè)有攀鋼釩鈦、河鋼股份、成渝釩鈦、建龍集團(tuán)等。
市場已經(jīng)對釩液流電池已經(jīng)給予了認(rèn)可。今年1-7月，國內(nèi)簽約的釩液流電池項(xiàng)目數(shù)量明顯增多，半年多簽了15個(gè)，合計(jì)裝機(jī)3.6GW。其中國家電投4個(gè)項(xiàng)目、華潤電力2個(gè)，中國電建、中核集團(tuán)、中節(jié)能、中釩儲(chǔ)能、華電新能源等均參與其中，場景方面則以電源側(cè)、獨(dú)立共享儲(chǔ)能為主。未來，全釩液流電池在用戶側(cè)也會(huì)逐漸落地。
雖然目前全釩液流電池具備壓倒性優(yōu)勢，但液流電池不同技術(shù)路線間的較量仍在進(jìn)行中。全釩液流電池雖說能量密度高，但運(yùn)行溫度在5℃-50℃，范圍較窄，不適用于溫度較低的地區(qū)，釩的使用也讓電解液成本居高不下。而鐵鉻液流電池在-20℃—70℃間，電解液成本只占10%，初始投資成本較低，但要命的是壽命偏短，能量密度較低，目前只有少部分項(xiàng)目落地。
液流電池迎來元年，噴薄可期
如果到2025年，風(fēng)光等可再生能源并網(wǎng)比例占到電力系統(tǒng)的50%-80%，僅僅是2小時(shí)的鋰電儲(chǔ)能很難達(dá)到平衡，這時(shí)就需要儲(chǔ)能時(shí)長超過10小時(shí)，來保障電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定。未來的新型電力系統(tǒng)中，既要有短時(shí)儲(chǔ)能，也要有靈活配置的長時(shí)儲(chǔ)能，滿足電力系統(tǒng)不同場景下的需求。
全釩液流電池的調(diào)峰能力更強(qiáng)，能顯著降低電網(wǎng)運(yùn)行成本，適用于電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、工商業(yè)、用戶側(cè)等多個(gè)場景。
2022年2月，國家發(fā)展改革委、能源局發(fā)布的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出，要積極開展新型儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，探索壓縮空氣、液流電池等不同技術(shù)路徑和發(fā)展模式。在國家和地方各類政策引導(dǎo)支持下，新型儲(chǔ)能系統(tǒng)已由探索階段向快速商業(yè)化邁進(jìn)。截至2022年底，我國新型儲(chǔ)能系統(tǒng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到870萬千瓦，其中鋰離子電池儲(chǔ)能占94.5%、壓縮空氣儲(chǔ)能占2.0%、液流電池儲(chǔ)能占1.6%、鉛酸（炭）電池儲(chǔ)能占1.7%、其他技術(shù)路線占0.2%。
根據(jù)巔峰的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2023年全球液流電池進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展元年，2023年全球新增裝機(jī)有望達(dá)到1.7GWh，2026年約為19.6GWh，2023-2026年均復(fù)合增速為125%。如果按照3元/Wh的初始投資成本計(jì)算，2026年市場空間達(dá)到588億元。
隨著釩液流電池商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，國內(nèi)已經(jīng)形成了電池、電堆的研發(fā)和生產(chǎn)供應(yīng)鏈，融科儲(chǔ)能、北京普能、上海電氣、星辰新能等，2023年均開始向GWh規(guī)模邁進(jìn)。電解液領(lǐng)域的大連博融新材料、釩鈦股份、河鋼股份、安寧股份、中核鈦白等也實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供應(yīng)。電堆核心部件的離子交換膜，國內(nèi)企業(yè)均在加速布局和產(chǎn)品研發(fā)。
在儲(chǔ)能大賽道中，全釩液流電池已經(jīng)具備了“起飛”的條件，噴薄可期。
眼下，還有一個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)路線正在從儲(chǔ)能賽道中的“小眾”走向舞臺(tái)的中央，那就是液流電池。
液流電池通過正、負(fù)極電解質(zhì)溶液活性物質(zhì)發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。根據(jù)電解液中活性物質(zhì)的不同，液流電池分為全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅鐵液流電池等。其中，全釩液流電池是目前國內(nèi)示范項(xiàng)目規(guī)模最大的液流電池技術(shù)。
7月17日，天府儲(chǔ)能與東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)公司聯(lián)合研發(fā)制造的120kW/240kWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，在四川德陽順利通過并網(wǎng)測試。該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)上采用了雙方聯(lián)合研發(fā)的業(yè)內(nèi)最高功率等級的高性能電堆（60KW高功率），可顯著降低釩電池成本，推動(dòng)釩電池規(guī)模化應(yīng)用。
在更為小眾的“鋅鐵液流電池”領(lǐng)域，緯景儲(chǔ)能科技有限公司的鋅鐵液流電池“超G工廠”也即將面試，將于8月底陸續(xù)投產(chǎn)。這是國內(nèi)同行業(yè)首個(gè)GW級別的鋅鐵液流電池工廠，全面投產(chǎn)后年產(chǎn)能超過6GWh。
2023年可以說是液流電池爆發(fā)元年，目前已有多家企業(yè)發(fā)布液流電池投產(chǎn)或擴(kuò)產(chǎn)的消息；前5個(gè)月，液流電池細(xì)分賽道的融資總額已超20億元。
巔峰初步預(yù)判，十年之內(nèi)能夠真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的是全釩液流電池——全釩電池是指正負(fù)極兩端都是同一種物質(zhì)釩，釩有四個(gè)價(jià)態(tài)，在充放電的過程中價(jià)態(tài)變化，這就不容易造成能量衰減，也沒有其他雜質(zhì)元素引入，電池系統(tǒng)常年運(yùn)行造成的電解液價(jià)態(tài)失衡可以通過在線或離線進(jìn)行再生恢復(fù)。
釩液流電池的特點(diǎn)
1.功率和容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)，尤其適合大規(guī)模、大容量儲(chǔ)能。釩液流電池的電池系統(tǒng)和電解液是分開的，想要增加儲(chǔ)能時(shí)間，只需增加電解液，電池的均勻性非常好，儲(chǔ)能容量大，從1000sKWh到100sMWh；輸出功率也大，從10sKW到100sMW。
2.能量效率高、充放電性能好、循環(huán)壽命長。釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率能夠達(dá)到80%，但此時(shí)成本也相對較高。但我們在講轉(zhuǎn)換效率平衡的時(shí)候，大規(guī)模釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的國家標(biāo)準(zhǔn)都是要對標(biāo)抽水儲(chǔ)能的能量轉(zhuǎn)化效率，即不低于70%。
3.啟動(dòng)和效應(yīng)速度快，充放電切換只需0.02秒。并且其系統(tǒng)是在常溫封閉環(huán)境下運(yùn)行，電解液可以半永久使用，性價(jià)比高。衰減或可通過電化學(xué)的方法來恢復(fù)，電池的壽命是比較長的，整個(gè)系統(tǒng)的充放電循環(huán)次數(shù)大約15000次。
并且電解液是水溶液，不會(huì)著火和爆炸，是一種本征安全的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。但是受到釩離子溶解度的限制，能量密度比較低。
此外，電池在使用過程中，釩僅僅是價(jià)態(tài)變化，可循環(huán)使用節(jié)約資源。整個(gè)電堆是五十個(gè)單電池疊加，回收簡單，殘余價(jià)值較大。
全釩液流電池逐漸熱門的原因
當(dāng)下釩液流電池比較熱的原因主要得益于大環(huán)境，國家提出了實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，在十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)中也制定了方向。在新能源中，風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電技術(shù)等領(lǐng)域我們都是領(lǐng)先的，但儲(chǔ)能卻是一個(gè)瓶頸。儲(chǔ)能在電網(wǎng)中主要是促進(jìn)新能源的消納，解決發(fā)電時(shí)間和用電負(fù)荷時(shí)間不匹配的問題；因?yàn)轱L(fēng)能、太陽能等可再生能源是一種不連續(xù)、不穩(wěn)定的間歇型能源，在構(gòu)建“新能源+儲(chǔ)能”新型電力系統(tǒng)當(dāng)中，儲(chǔ)能的主要作用則是調(diào)峰。
目前，全球范圍內(nèi)鋰離子電池都適用在兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)的儲(chǔ)能。安全因素是關(guān)鍵的制約條件。北京市目前將鋰離子電池、鈉離子電池的防火設(shè)為甲級乙級，而釩液流電池則為丁級。
在2021年全球氣候峰會(huì)上，長時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)與麥肯錫發(fā)布報(bào)告稱，當(dāng)再生能源發(fā)電量達(dá)到電力系統(tǒng)的60%-70%的市場份額時(shí)，長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)將成為“成本最低的靈活性解決方案”。預(yù)測2030年，超過8小時(shí)以上的長時(shí)儲(chǔ)能可能占總儲(chǔ)能裝機(jī)量的30%，長時(shí)儲(chǔ)能會(huì)達(dá)到4-8個(gè)TWh，將超越短時(shí)儲(chǔ)能。國內(nèi)各個(gè)新能源發(fā)電大省都紛紛發(fā)文，要求風(fēng)能、光伏等新儲(chǔ)能電站的建設(shè)，必須配建四小時(shí)以上的儲(chǔ)能電站，通過比例調(diào)控、打分等級制調(diào)節(jié)儲(chǔ)能電站的配比。
新型電力系統(tǒng)需要怎樣的儲(chǔ)能技術(shù)？
1.電池本身需要安全，不會(huì)發(fā)生著火爆炸，最近幾次美國特斯拉充電站的爆炸著火，也透露出電池爆炸或著火后之后會(huì)產(chǎn)生氫氟酸和鹽酸。
2.在新型電力系統(tǒng)當(dāng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要作用是調(diào)峰，因此在大規(guī)模、大容量儲(chǔ)能技術(shù)必須具備連續(xù)放電時(shí)間長的能力。
3.使用壽命要長，能夠與光伏、風(fēng)機(jī)等使用壽命一致。全釩液流電池滿足大型儲(chǔ)能電站對于“大規(guī)模、大容量、高安全性、低成本、長壽命、長時(shí)放電及環(huán)境友好”等要求。
全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)前景
從產(chǎn)業(yè)角度，釩液流電池具備一定優(yōu)勢，具體而言：技術(shù)自主可控，目前已經(jīng)形成完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，并主導(dǎo)制定國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先水平；資源自主可控，全國查明釩資源儲(chǔ)量約7000萬噸，中國釩儲(chǔ)量占全球35%、釩產(chǎn)量占全球48%；產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，關(guān)鍵材料已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，裝備制造產(chǎn)能全球最大。
而過往開展的項(xiàng)目不多，主要是因?yàn)檫^去很長時(shí)間都是短時(shí)儲(chǔ)能需求，能量轉(zhuǎn)化效率比鋰電池低，市場認(rèn)知度較低，商業(yè)模式的創(chuàng)新有待加強(qiáng)，人才儲(chǔ)備也不足，產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模較小。
談及釩液流電池成本問題，大家常常會(huì)說釩電池價(jià)格昂貴，這主要是跟鋰電池一、兩個(gè)小時(shí)儲(chǔ)能對比得出的。但隨著儲(chǔ)能時(shí)間越長，釩液流電池的成本就越低。釩液流電池在電解液10萬元/噸的情況下，對4小時(shí)釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)格是3000元/kWh，其中不含電解液的電池系統(tǒng)價(jià)格是6000元/kW，電解液占初期投資價(jià)格的50%，在運(yùn)行20年以上，結(jié)合各種殘值回收，實(shí)際價(jià)格約為1020元/kWh。
但釩液流電池也存在一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)即五氧化二釩的供應(yīng)。上面的預(yù)測都是基于電解液原料（五氧化二釩）的價(jià)格在理性的10～11萬/噸內(nèi)做出的，如果超過15萬/噸，全釩液流電池產(chǎn)業(yè)很有可能會(huì)夭折。
資本市場香餑餑 企業(yè)IPO加速跑
市場預(yù)計(jì)，2025年新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望突破萬億大關(guān)，到2030年將接近3萬億元。產(chǎn)業(yè)規(guī)模的急劇擴(kuò)張，各類技術(shù)路線齊開花，離不開政策和資本的雙向奔赴。
據(jù)企查查統(tǒng)計(jì)，2022年以來，一級市場新型儲(chǔ)能融資項(xiàng)目（包括鋰離子電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能、鈉離子電池儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等）大約有58個(gè)，涉及44家企業(yè)，投資機(jī)構(gòu)包括鼎暉百孚、新鼎資本、普華資本、建信信托、國晟基金、海松資本、金鼎資本和紅杉中國等。
今年以來，多起儲(chǔ)能企業(yè)融資事件的金額都在億元以上。專注于雙碳賽道的投資基金及聚焦清潔能源的風(fēng)投機(jī)構(gòu)，紛紛加大對儲(chǔ)能行業(yè)的投資力度。例如7月5日，海辰儲(chǔ)能完成45億元C輪融資；4月17日，融科儲(chǔ)能完成超10億元B+輪融資；3月28日，精控能源完成數(shù)億元C輪融資；3月18日，緯景儲(chǔ)能完成超6億元A輪融資等。圖片
在二級市場，新型儲(chǔ)能也是A股上市公司投資的熱門方向。據(jù)財(cái)聯(lián)社不完全統(tǒng)計(jì)，近期表示投資新型儲(chǔ)能相關(guān)業(yè)務(wù)的上市公司就有中電興發(fā)、佳禾智能、金楊股份、永泰能源、南都電源和宏英智能等。
去年以來“涉儲(chǔ)”A股上市公司業(yè)績總體表現(xiàn)較佳。據(jù)巔峰統(tǒng)計(jì)，截至4月，A股共有321只儲(chǔ)能概念股，79家公布了2022年度報(bào)告，其中有49家去年歸母凈利潤實(shí)現(xiàn)同比增長，占比超6成。比亞迪、贛鋒鋰業(yè)等歸母凈利潤實(shí)現(xiàn)翻倍。
值得關(guān)注的是，儲(chǔ)能企業(yè)近期開始排隊(duì)IPO，加速擁抱資本市場。據(jù)悉，目前已有超百家儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)排隊(duì)沖刺IPO。從目的地看，33家企業(yè)擬赴上交所IPO，48家企業(yè)擬赴深交所IPO，17家擬赴北交所IPO，2家擬赴港交所IPO。
“資本正是儲(chǔ)能企業(yè)擴(kuò)張的催化劑，預(yù)計(jì)未來IPO的儲(chǔ)能企業(yè)會(huì)越來越多。儲(chǔ)能在未來幾年將會(huì)成為最活躍的賽道之一。”
目前釩液流電池的成本還比較高，什么時(shí)候會(huì)迎來大規(guī)模市場份額增長的轉(zhuǎn)折點(diǎn)呢？
巔峰氫儲(chǔ)：需隨著風(fēng)能、太陽能發(fā)電在電網(wǎng)中的占比增加，更多的單位配備四小時(shí)以上的儲(chǔ)能系統(tǒng)。因?yàn)殡S著時(shí)間的增長，電池的安全性會(huì)更加凸顯。目前鋰電儲(chǔ)能時(shí)間一長，積累的熱能不容易被散發(fā)出去。同時(shí)儲(chǔ)能規(guī)模做大以后，對電池的均勻性要求也會(huì)更高。
針對這個(gè)問題，巔峰氫儲(chǔ)結(jié)合自己對產(chǎn)業(yè)的觀察進(jìn)行了補(bǔ)充：1）目前，在能源構(gòu)成中綠色能源占比不太高，電網(wǎng)調(diào)度對儲(chǔ)能的需求還沒有起來，當(dāng)綠電的占比越來越高，電網(wǎng)開始真正調(diào)度這些儲(chǔ)能資產(chǎn)的時(shí)候，行業(yè)相關(guān)方也會(huì)切實(shí)投入儲(chǔ)能建設(shè)，去考量經(jīng)濟(jì)賬——這或是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；2）從政策上來說，各地都是區(qū)域化制定政策，比例也較為隨意，隨著之后配比政策逐漸科學(xué)化，長時(shí)儲(chǔ)能配備要求更高的時(shí)候，這幾個(gè)因素合并疊加，大家會(huì)主動(dòng)投資儲(chǔ)能資產(chǎn)，而非被動(dòng)去建儲(chǔ)能。
如何看待目前釩液流電池的能量轉(zhuǎn)換效率還不夠高的問題？
張教授：各個(gè)電池的特點(diǎn)不一樣，不能拿鋰電的優(yōu)點(diǎn)同釩電的缺點(diǎn)來比較。應(yīng)該同抽水儲(chǔ)能這個(gè)最常規(guī)的東西去比對標(biāo)，傳統(tǒng)的抽水儲(chǔ)能能量轉(zhuǎn)換效率是70到75之間，所以液流電池國家標(biāo)準(zhǔn)電堆能量效率要大于80%，系統(tǒng)的效率大于70%。鋰電的優(yōu)勢就是能量轉(zhuǎn)化效率高，但它的弱點(diǎn)是第一年可能衰減6%，此后逐年衰減2%-3%，所以鋰電壽命是五到八年的時(shí)間，這屬于短跑選手，而釩電是馬拉松選手。
怎么看待釩的生產(chǎn)過程中的環(huán)節(jié)污染問題？
巔峰氫儲(chǔ)：鋼鐵生產(chǎn)釩沒有特殊的污染，但石煤提釩確實(shí)會(huì)產(chǎn)生污染，要能夠做到廢氣達(dá)標(biāo)排放，廢水循環(huán)使用，目前生產(chǎn)成本是8萬。之前我們咨詢了提釩企業(yè)和專家，他們都表示若保證廢水不排放、廢氣達(dá)標(biāo)排放，環(huán)保成本會(huì)增加，五氧化二釩的售價(jià)可能就要在10萬以上。我們判斷五氧化二釩的價(jià)格將來不會(huì)低于10萬。
如何降低釩液流電池的主要成本？
張教授：整個(gè)全釩液流電池成本下降其實(shí)不僅是靠核心原材料去降本，還要圍繞降低電池電堆里的電阻，提高電流密度來開展。提高電流密度要確保能量轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到80%，需要從電堆設(shè)計(jì)和材料創(chuàng)新這兩個(gè)方向發(fā)力，如果電堆的成本下降以后，整個(gè)系統(tǒng)成本都降下來，再加上電解液作為金融租賃產(chǎn)品的商業(yè)模式，成本會(huì)有很大下降。
如何看待氫儲(chǔ)能的發(fā)展前景？
巔峰氫儲(chǔ)：氫儲(chǔ)能理論上的能量轉(zhuǎn)換效率才30%（電解1標(biāo)準(zhǔn)立方米的氫氣通常需要耗電4.3-4.5度電，1標(biāo)準(zhǔn)立方米的氫氣用燃料電池發(fā)電通常只能發(fā)1.3度電），就算設(shè)備不要錢，四度電能換一度電，那電價(jià)就漲了四倍，沒有經(jīng)濟(jì)性。
但氫氣是重要的化工原料。如何降低氫能的運(yùn)輸成本和安全風(fēng)險(xiǎn)也是一個(gè)大問題，總體而言，我認(rèn)為氫是有能源屬性的，但是真正氫的屬性是重要的化工原料，作為儲(chǔ)能是不太合適的，沒有經(jīng)濟(jì)性。
