中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
一、技術(shù)情況
1、基本原理
1985年，新南威爾士大學(xué)的 Maria Skyllas-Kazacos團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)全釩液流電池。液流電池是一種新型、綠色的電化學(xué)儲(chǔ)能電池，其正極和負(fù)極電解液分別存儲(chǔ)在儲(chǔ)液罐內(nèi)，通過(guò)循環(huán)泵推動(dòng)電解液進(jìn)入電堆，其中的活性物質(zhì)在離子傳導(dǎo)膜兩側(cè)的多孔電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。
2、系統(tǒng)構(gòu)成
液流電池系統(tǒng)主要由電堆、電解液循環(huán)系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BSS）、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）等部件構(gòu)成，其中，電堆是液流電池系統(tǒng)的核心部件，由集流板、雙極板、密封墊、電極框、電極、離子傳導(dǎo)膜、絕緣板等零部件組成。
3、產(chǎn)品分類
根據(jù)電解液種類，及當(dāng)前技術(shù)成熟度及應(yīng)用情況，全釩、鐵鉻、鋅基等電解液是主要技術(shù)路線，其中全釩技術(shù)成熟度最高。
全釩液流電池的電流密度達(dá)到300mA/cm2，已實(shí)現(xiàn)了500kW儲(chǔ)能模塊的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，可滿足100MW級(jí)液流電池儲(chǔ)能電站建設(shè)及新型儲(chǔ)能市場(chǎng)對(duì)GW級(jí)標(biāo)準(zhǔn)模塊化儲(chǔ)能系統(tǒng)的工程需求。
鐵/鉻液流電池堆產(chǎn)品已涵蓋2.5kW、30kW、45kW等多種型號(hào)，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求，為用戶提供安全與經(jīng)濟(jì)性兼?zhèn)涞募b箱模塊化或大規(guī)模廠房式的儲(chǔ)能配置。
面向分布式能源的鋅基液流電池技術(shù)，突破了鋅基液流電池關(guān)鍵材料制備和電堆制造技術(shù)，形成了覆蓋5kW、10kW、30kW級(jí)不同功率規(guī)模的用戶側(cè)鋅基液流電池系統(tǒng)應(yīng)用示范。
二、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
1、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀
液流電池產(chǎn)業(yè)鏈上游主要涉及資源開(kāi)采與冶煉，中游則進(jìn)行液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造，包括功率單元(電堆)與能量單元(電解液)兩大部分，下游主要為儲(chǔ)能項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)。
全釩液流電池。上游材料包括五氧化二釩、聚合物材料、硫酸、碳材料以及各類輔材等，其中釩礦及其加工業(yè)處于核心地位。釩電池電解液是釩電池的關(guān)鍵材料之一，直接影響釩電池的儲(chǔ)電能力，對(duì)4小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，電解液占儲(chǔ)能系統(tǒng)總成本的50%、而對(duì)10小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，電解液占總成本的70%。
2、企業(yè)現(xiàn)狀（部分）
國(guó)內(nèi)眾多科研院所、制造企業(yè)均已進(jìn)軍液流電池行業(yè)。液流電池系統(tǒng)研發(fā)及生產(chǎn)制造主要企業(yè)包括：
全釩液流電池：大化所、大連融科、上海電氣、寰泰能源、北京普能、四川偉力德、開(kāi)封時(shí)代、陜西華銀、中鈉儲(chǔ)能等。
鋅基液流電池：大化所、江蘇恒安、陜西華銀等。
鐵/鉻液流電池：北京和瑞、中海儲(chǔ)能、西融科技等。
3、項(xiàng)目現(xiàn)狀（部分）
我國(guó)已實(shí)現(xiàn)了多套MW級(jí)以上液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)集成與應(yīng)用示范，隨著技術(shù)不斷深入研究，我國(guó)液流電池產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈不斷完善，近年來(lái)，越來(lái)越多的技術(shù)路線和企業(yè)進(jìn)入到液流電池領(lǐng)域，液流電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。
目前，全球最大的兆瓦級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站（100MW/400MWh）、全球最大容量的兆瓦級(jí)鐵鉻液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目（1MW/6MWh）已成功投運(yùn)。
此外，運(yùn)行十年以上的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括臥牛石風(fēng)電場(chǎng)（5MW/10MWh）自2012年投運(yùn)至今，金風(fēng)科技亦莊（200kW/800kWh）自2012年投運(yùn)至今，均安全穩(wěn)定運(yùn)行。
從當(dāng)前典型案例來(lái)看，儲(chǔ)能市場(chǎng)均大于4小時(shí)。
4、成本分析
相比鋰離子電池，液流電池初始投資較大，但按照長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的有關(guān)要求，大于4h的液流電池系統(tǒng)全生命周期投資優(yōu)勢(shì)明顯，且液流電池初始單位投資隨著儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的拉大而攤薄，在長(zhǎng)時(shí)、大容量?jī)?chǔ)能領(lǐng)域具有突出優(yōu)勢(shì)。
儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為4h的全釩液流電池系統(tǒng)，初次投資成本為3000元/kWh，使用15年以上電池系統(tǒng)報(bào)廢后，如果電池系統(tǒng)廢金屬殘值估值為300元/kW，電解液殘值按70% 估算為1050元/kWh，故電池系統(tǒng)的殘值為1125元/kWh，實(shí)際成本約為1875元/kWh。
對(duì)于儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為10h的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，初始投資成本為2100元/kWh，使用15年以上電池系統(tǒng)報(bào)廢后，電池系統(tǒng)廢金屬等殘值估值為300元/kW，電解液殘值按70% 估算為1050元/kWh，故電池系統(tǒng)的殘值為1080元/kWh，實(shí)際成本僅為1020元/kWh。下圖為全釩液流電池不同時(shí)長(zhǎng)初始投資成本示意圖。
三、標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
1、標(biāo)準(zhǔn)體系
依托能源行業(yè)液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（NEA/TC23）、全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC342）等標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織，開(kāi)展了液流電池領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)制修訂、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化等工作，一定程度上滿足并支撐了我國(guó)液流電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
結(jié)合液流電池標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展現(xiàn)狀，在原有液流電池標(biāo)準(zhǔn)體系重視產(chǎn)品及上游零部件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大液流電池的供應(yīng)鏈及產(chǎn)業(yè)鏈范圍，液流電池標(biāo)準(zhǔn)體系框架。
截至目前，液流電池現(xiàn)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)26項(xiàng)；在研國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃1項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃3項(xiàng)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，已初步建立了滿足我國(guó)液流電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系。
2、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系的覆蓋范圍，結(jié)合液流電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，近年來(lái)，開(kāi)展了包括液流電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝、性能測(cè)試、系統(tǒng)安全、回收利用、關(guān)鍵零部件等方面關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，覆蓋液流電池上下游·產(chǎn)業(yè)鏈各相關(guān)方。具體如下：
設(shè)計(jì)安裝方面，已有GB/T 41986-2022《全釩液流電池 設(shè)計(jì)導(dǎo)則》、NB/T 42145-2018《全釩液流電池 安裝技術(shù)規(guī)范》、NB/T 11066-2023《鋅基液流電池 安裝技術(shù)規(guī)范》。
性能測(cè)試方面，已有GB/T 32509-2016《全釩液流電池通用技術(shù)條件》、NB/T 42135-2017《鋅溴液流儲(chǔ)能電池通用技術(shù)條件 》、NB/T 10459-2020《鋅鎳液流電池 通用技術(shù)條件 》、《鐵-鉻液流電池通用技術(shù)條件》（能源20210225）、GB/T 33339-2016《全釩液流電池系統(tǒng) 測(cè)試方法》、NB/T 11064-2023《鋅基液流電池系統(tǒng) 測(cè)試方法》等。
系統(tǒng)安全方面，目前已有GB/T 34866-2017《全釩液流電池 安全要求》、NB/T 11065-2023《鋅基液流電池 安全要求》等。
回收利用方面，目前已有NB/T 11063-2023《全釩液流電池用電解液 回收要求》。
3、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)口方面，液流電池標(biāo)準(zhǔn)化工作為IEC/TC21國(guó)際電工委員會(huì)二次電池和電池組和IEC/TC105國(guó)際電工委員會(huì)燃料電池合作成立的IEC/TC21/JWG7國(guó)際電工委員會(huì)液流電池聯(lián)合工作組，目前已組織制定了3項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并于2020年正式發(fā)布。
IEC 62932-1 《固定式液流電池能源系統(tǒng) 第1部分：術(shù)語(yǔ)和通用要求》（Flow battery systems for stationary applications - Part 1 General aspects, terminology and definitions）。
IEC 62932-2-1《固定式液流電池能源系統(tǒng) 第2-1部分：性能通用要求和試驗(yàn)方法》（Flow battery systems for stationary applications - Part 2-1 Performance general requirements and test methods）。（我國(guó)自主制定）。
IEC 62932-2-2 《固定式液流電池能源系統(tǒng) 第2-2部分：安全要求》（Flow battery systems for stationary applications - Part 2-2 Safety requirements）。
