中國儲能網(wǎng)訊:相較其他電化學儲能路線,液流電池采用水基電解液,具備安全性能好、高度靈活、成本優(yōu)勢顯著、儲電時間長、建設(shè)周期短等優(yōu)勢,成為當下熱點。
據(jù)不完全統(tǒng)計,2023年液流電池領(lǐng)域產(chǎn)能規(guī)劃已超過70GWh(截至10月15日),投資金額超過300億。而在資本市場,截至今年9月底,已有包括上海電氣儲能、星辰新能、艾博特瑞源、大連融科、中海儲能等多家企業(yè)完成融資,合計金額超25億元。
液流電池產(chǎn)業(yè)鏈包括,(1)上游:金屬原料及電解液制備、離子交換膜/雙極板/電極等電堆材料生產(chǎn);(2)中游:電池模組裝配及循環(huán)泵、儲液罐等控制系統(tǒng);(3)下游:用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電側(cè)等各類儲能應(yīng)用市場。
目前來說,初裝成本較高及投資回收周期長是限制液流電池發(fā)展的主要原因,尤其是電解液,其成本占比較高,此外電極、隔膜和雙極板的成本也有待優(yōu)化,研發(fā)高濃度、高穩(wěn)定性和高活性電解液,以及提高電堆的功率密度,是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要方向。
那么,液流電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀如何?又有哪些投資機遇呢?
一、原料端及電解液
①原料端:
釩原料方面,企業(yè)主要有釩鈦股份、成渝釩鈦、承德釩鈦(河鋼股份旗下)、承德建龍、四川德勝等,其中釩鈦股份為國內(nèi)最大的釩產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),其釩產(chǎn)品年產(chǎn)能達 4.3 萬噸(以 V2O5 計)。
鉻原料方面:企業(yè)較少,其中振華股份2021年完成對民豐收購,產(chǎn)能規(guī)模提升至20萬噸,國內(nèi)產(chǎn)能第一。
②電解液
全釩液流:電解液制備方法主要有物理法、化學法、電解法和萃取法。難點:釩離子濃度受限。釩電解液濃度決定電池能量密度,高濃度、高溫環(huán)境下析晶及低溫環(huán)境下結(jié)晶將導致電解液濃度下降,當前多數(shù)商用釩電解液釩離子濃度低于2mol/L(約 1.7mol/L)。
鐵鉻液流:具有析氫副反應(yīng)嚴重、鉻離子電化學活性低的特點,抑制了鐵鉻液流電池的進一步發(fā)展。目前優(yōu)化電解液組分配比并選擇合適的電解液添加劑,提高離子活性;優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高電解液分布均勻性,增強傳質(zhì)效率是最有效的改善方法。
主要企業(yè):大連融科、釩鈦股份、北京普能、河鋼股份、星明能源、湖南銀峰、中核鈦白等,其中大連融科為全球最大釩電解液生產(chǎn)企業(yè)。釩鈦股份2022年10月與大連融科合作成立合資公司,共建電解液產(chǎn)能,目前已有產(chǎn)能 2000 立方/年,并另有60000立方/年產(chǎn)能處于規(guī)劃之中。
除此之外,里面還有很多添加劑,比如絡(luò)合添加劑、穩(wěn)定劑等不起眼的“小”材料,不過也許類似高分子助劑,“非常賺錢”。
二、電堆環(huán)節(jié)
①電極
功能:目前商用主流為石墨氈等碳素類電極。碳素類電極(碳氈、石墨氈等)具有表面不飽和碳原子多、表面活性大、耐腐蝕性強、導電性好、成本低的優(yōu)點。
主要企業(yè):潤生石墨氈、嘉興納科、遼寧金谷等,其中潤生石墨氈為國內(nèi)石墨氈生產(chǎn)領(lǐng)先企業(yè),已建成國內(nèi)首條儲能石墨氈連續(xù)化產(chǎn)線。
②隔膜
功能:分離正負極電解液以防止電池短路,允許電荷載體(H+、HSO4-等)自由通過保證正負兩極電荷平衡,構(gòu)成電池回路。
目前主要分為陽離子/陰離子/兩性離子交換膜,陽離子交換膜應(yīng)用限制主要在使用成本,而陰離子交換膜則存在安全性短板。市場主流為全氟磺酸膜(屬陽離子交換膜)。
主要企業(yè):科慕化學、戈爾、東岳未來、科潤新材料、大連融科等。目前市場主流產(chǎn)品為美國科慕的 Nafion 膜,低厚度隔膜(如科慕 N117、戈爾的 MX765.08)。大連化物所生產(chǎn)的可焊接多孔離子傳導膜也投入儲能系統(tǒng)中使用。
③雙極板
功能:串聯(lián)相鄰單電池的正負極,導通內(nèi)電路,阻隔兩側(cè)電解液,支撐正負極。目前最常用的雙極板為碳素復合材料(以導電填料、熱塑性樹脂或熱固性樹脂為原料,通過注塑或模壓的方式制備得到,抗腐蝕性和阻液性能較好)。
主要企業(yè):嘉興納科、上海弘楓、開封時代、大連化物所等。不同雙極板廠家的碳粉和其他聚合物的比例不同,碳含量越高,導電性能越強,但韌性變差,不利于電堆的壓緊組裝。
三、電堆及電池模組重點企業(yè)
①大連融科:全球領(lǐng)先的釩電池儲能系統(tǒng)服務(wù)商
公司是全球領(lǐng)先的全釩液流電池儲能系統(tǒng)服務(wù)商,實現(xiàn)了全釩液流電池核心技術(shù)的重大突破,是液流電池領(lǐng)域國內(nèi)外標準的主導制定者,率先實現(xiàn)了全釩液流電池電解液、雙極板等關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化生產(chǎn),以及電堆和電池系統(tǒng)的規(guī)?;a(chǎn)。
公司獲批設(shè)立國家能源液流儲能電池技術(shù)重點實驗室和國家地方聯(lián)建工程研究中心,并率先在電網(wǎng)調(diào)峰、可再生能源并網(wǎng)、工商業(yè)微網(wǎng)等領(lǐng)域投運眾多項目,產(chǎn)品已在國內(nèi)以及美、澳、德等海外地區(qū)實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。
公司已經(jīng)進入上市輔導階段。
②上海電氣儲能:背靠上海電氣,實現(xiàn)技術(shù)突破,快速占領(lǐng)市場
作為上海電氣2019年投資成立的科技型儲能平臺公司,上海電氣專注于液流電池關(guān)鍵材料、電堆、系統(tǒng)集成的自主研發(fā)、制造與銷售。電氣儲能自主研發(fā)和生產(chǎn)的kW級、MW級液流電池儲能產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電并網(wǎng)、電網(wǎng)側(cè)儲能、分布式智能微電網(wǎng)等領(lǐng)域。
公司現(xiàn)已成功研發(fā)5kW/25kW/32kW/65kW系列電堆并成功交付50余項液流電池儲能項目。上海電氣儲能的安徽合肥1GWh釩電池生產(chǎn)基地在2020年10月投產(chǎn),并預(yù)計于今年新增1GWh產(chǎn)能;江蘇鹽城正在進行第二期釩電池生產(chǎn)基地建設(shè),產(chǎn)能為3GWh。
9月,公司已完成4億元的A輪融資,投后估值超22億元。
③北京普能:國內(nèi)最早布局商業(yè)化大容量儲能技術(shù)的釩電池儲能公司。
公司成立于 2007 年,公司專注于開發(fā)長時、長壽命、本征安全的全釩氧化還原液流電池系統(tǒng);2009年收購當時全球最大釩電池公司加拿大VRB Power,獲得其全部專利技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備,快速實現(xiàn)技術(shù)升級,公司現(xiàn)已在隔膜、電解液、雙極板、電堆等各環(huán)節(jié)形成成本優(yōu)勢。
截至目前,公司已安裝投運項目達70多個、總?cè)萘拷咏?00MWh,已完成和正在開發(fā)的國內(nèi)儲能項目容量總計達 2GWh。近期北京普能與承德釩鈦強強聯(lián)合,成立河北大河儲能科技有限公司,充分發(fā)揮各自在儲能市場、釩資源和釩電池技術(shù)等領(lǐng)域的優(yōu)勢,形成強大互補。
④星辰新能:依托中南大學,專注高性能系統(tǒng)開發(fā),打通全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)路
成立于2021年,由北京數(shù)冠科技、中南大學知名專家(劉素琴)以及國內(nèi)頂尖儲能技術(shù)及銷售精英共同組建,全面覆蓋電解液、電堆及核心部件、儲能系統(tǒng)等產(chǎn)品的研發(fā)、制造、生產(chǎn),并提供更安全的儲能綜合解決方案。
公司打造的全球首個全自動化全釩液流吉瓦工廠正式竣工,9月初全面投產(chǎn),刷新了國內(nèi)最快速液流電池工廠投產(chǎn)紀錄。其STAR系統(tǒng)包含工商業(yè)一體化儲能系統(tǒng)、模塊化儲能系統(tǒng)、分體式儲能系統(tǒng)三大系列,使用年限可以超過25年,循環(huán)次數(shù)超過25000次,全生命周期無衰減,進而將用戶度電成本降低至0.2元。
今年6月,星辰新能宣布完成近億元的Pre-A輪融資。
⑤中海儲能:鐵鉻液流領(lǐng)軍者,商業(yè)化項目落地在即,國際合作新突破
成立于2020年11月,核心產(chǎn)品為鐵鉻液流電池,并已經(jīng)完成了技術(shù)驗證、產(chǎn)品中試和工程驗證,開始進入商業(yè)化項目落地階段。公司首席科學家為中國科學院徐春明院士,首席技術(shù)官CTO徐泉教授為中國石油大學北京碳中和未來技術(shù)學院副院長、儲能科學與工程系主任、博士生導師。
2022年10月,中海儲能“低成本大規(guī)模鐵鉻液流電池長時儲能技術(shù)”順利被評定為國際先進水平,已具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的價值。同時,中海儲能已與沙特ULTIM公司在簽署了《鐵鉻液流電池長時儲能》項目協(xié)議及合作諒解備忘錄(MOU),合力打造沙特首個長時儲能項目。
公司目前已相繼完成PreA和PreA+輪融資,累計融資數(shù)億元。
⑥艾博特瑞:憑借最源頭技術(shù),實現(xiàn)產(chǎn)線快速落地
公司是一家全釩液流電池研發(fā)生產(chǎn)商,核心成員師從液流電池發(fā)明人Maria Skyllas-Kazacos,核心團隊擁有平均超過10年的液流電池研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗。
今年以來,艾博特瑞獲得數(shù)千萬元天使輪融資。在10月11日,艾博特瑞第一條全釩液流電池電堆智能生產(chǎn)線建成,預(yù)計到10月底開始批量生產(chǎn),到明年全面達產(chǎn)后產(chǎn)能可至1GWh。
從上面的分析可以看出,原材料端對于資源的依賴幅較大,市場比較集中,而做電堆的企業(yè)一般也要做電解液配方,甚至電極,隔膜由于技術(shù)壁壘太高,目前還是需要專業(yè)的企業(yè)制造,所以液流電池目前還沒有像鋰電池一樣產(chǎn)業(yè)鏈極其細分,這也許和當下市場還在培育有關(guān),目前看來具有全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的電堆企業(yè)更具投資價值。