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产业家调研⑪ | 又一种中国占主导的储能技术在崛起了

文摘 2024-12-06 08:30 江苏

「 调研日期：2024.12.02

调研工厂：新新钒钛储能的森吉图100MW风电场

调研目的：全钒液流电池储能技术的应用

核心信息：全钒液流电池产业化在加速」

注：新能源产业家推出全新系列—新能源产业家 · 一线探访，主打对企业，工厂，业务和业内活动的一线调研，务求最真实的一手资料和素材，带来最有参考价值独家的信息和解读。

——————正文——————

在新能源高度内卷和不被资本看好的当下，可以说，整个行业需要新的突破口，重新被资本和外界关注。

而液流电池无疑是行业热议的话题之一。

近年来，国家层面出台了一系列政策推动新型储能技术的发展，包括液流电池在内的多种储能技术得到了重点关注和支持。

据不完全统计，2024年1-8月共有46个液流电池储能项目启动，涉及投资总金额超730亿元，新增规划产能超93GWh。

资本也是颇为关注。

据来觅数据统计，2023年以来，液流电池领域发生投融事件25起，融资金额超26.5亿人民币。其中，全钒液流电池赛道融资案例最多，合计14起。

那么，热议度如此之高的液流电池，到底是怎么样的技术路线，又是什么样产业进度了。

01

行业新星

先来系统认识下液流电池。

液流电池，又名氧化还原液流电池技术，由美国科学家Thaller于1974年提出，原理是活性物质通过可逆氧化还原反应实现电能和化学能的相互转化。

通过将正负极电解液由循环系统输送至电堆，在电堆中电解液活性物质发生价态变化，实现电能与化学能的双向转化。

1985年澳大利亚新南威尔士大学Skyllas-Kazacos提出了全钒液流电池技术，正负极氧化还原使用同种元素钒。

全钒液流电池技术，电解液在长期运行过程中可再生，电化学反应动力学良好，运行过程中无明显析氢、析氧副反应。全钒液流电池技术出现后，终于让液流电池已进入商业化初期阶段。

液流电池具有安全性高、功率与容量解耦、循环次数多和电解液可循环利用等特点，是最适合大容量长时储能的电化学储能技术之一，是当前学术圈和产业界研究的热点。

据国网能源院预测，2060年全社会用电量约15.7万亿千瓦时，电源装机将超过67亿千瓦，届时，风能、太阳能发电装机将超过40亿千瓦，装机占比超过60%，发电量占比超过50%。

所以长时储能在提升新能源发电消纳能力、增强电网灵活性等方面优势更明显，“新能源+长时储能”未来将成为保障新型电力系统安全稳定运行的重要解决方案，因而国内外多家研究机构预测，到2030年前后，国内长时储能产业规模将突破万亿元。

液流电池是当下行业内为数不多的具有产业化能力的长时储能技术路线之一，处在新型储能的“领跑”位置。

液流电池之所以被寄予厚望，与其独特的特点和优势密切相关。

(1)长时储能能力：液流电池能够实现4小时以上的储能时长，甚至可以达到8小时或更长，这使得它们非常适合用于大规模储能系统，如新能源并网等应用场景。

(2)安全性高：液流电池通常使用水系电解液，不易燃烧、不易爆炸，具有较高的安全性能。

(3)长循环寿命：液流电池的循环寿命可达1.5万-2万次（锂离子储能电池在5000次左右），整体使用寿命可以达到20年或更长时间，这大大降低了储能系统的维护成本和更换频率。

(4)灵活扩容：液流电池的功率和容量可以独立设计，通过增加电堆的规格和数量以及电解液的浓度和体积，可以灵活调节储能系统的输出功率和储能容量，并且建设周期短（3-6个月），因此非常适合用于大规模储能系统。

(5)环境友好：液流电池的电解液成分相对无害，电池材料多为环境友好型，对环境的影响较小，这符合当前全球对于可持续发展和环境保护的要求。

(6)技术发展带来的降本潜力优势。

还有一个目前行业鲜为人知的特点，按照技术路线来看，产业化应用最多的全钒液流电池是主流。而钒资源，这是一个中国占主导优势的矿产资源。

根据USGS数据，2022年全球钒储量为2600万吨，同比增长8.3%，主要集中在中国、澳大利亚、俄罗斯及南非，其中中国储量占比37%，占比优势明显。

那么被资本如此看好的储能电池技术，尤其占据主导全钒液流电池的产业化，到底到了哪一步。

这次我们来到承德新新钒钛储能科技有限公司，看下产业化具体进展。

02

新新钒钛的高速发展

承德是清代皇帝避暑山庄，山清水秀。拥有世界15%的钒储量，全国40%的钒储量。

承德新新钒钛储能科技有限公司则坐落于这里。

承德新新钒钛储能科技有限公司于2015年7月注册成立（前身为万利通集团钒电池项目部），注册资本1亿元，致力于钒电池的研发、生产与运营，深耕产业18年，具有丰厚的技术资源、人才资源等优势，

在承德丰宁的大山里，坐落着河北建投的一个储能项目——东梁风电场丰宁森吉图全钒液流电池风储示范项目，厂房里矗立着一排排乳白色的电解液储存罐，还有一个个像集装箱一样的“大块头”，钒电池正在源源不断地储存电力。

据了解，东梁风电场丰宁森吉图全钒液流电池风储电站由新天绿色能源股份有限公司下属新天丰宁公司投资建设，设计储能容量12兆瓦时，2020年投入运行，已安全运行4年，是河北省内运营的第一套单一全钒液流电池储能电站。

电厂相关人员介绍“车间设备主件是储罐，里面是电解液，储存着钒离子溶液，电解液流经电堆，进行电能与化学能之间的转换。”相比于锂电池，钒电池一大优点是安全，它的电解液采用水性溶液，不存在起火、爆炸等风险。

该储能电站把“风光”能源存起来，接受冀北电网调度，参与削峰填谷、调峰调频、平滑输出等，有效提高了电网对新能源发电的接纳能力。

来到新新钒钛的生产车间，新新钒钛已经完成了整个产业链的闭环，也看见全钒液流电池生产工艺。

液流电池专用质子传导膜：世界上首创采用人工导向高分子结晶形成亚纳米导电通道技术，规避了采用现有膜导致的高成本，大大降低了电堆材料成本。

一体化成型双极板工艺：采用制膜工艺，把反应电极与双极板一次一体化成型，大大降低了对穿电阻，简化了密封结构，提高了电堆的安全性和稳定性。

电解液：新新钒钛率先于《中国科技投资》提出电解液租赁模式，回收电解液提钒技术，在钒电池回收的过程中，电解液的回收有价值。

电堆：有赖于一体化双极板的应用，直接简化了密封结构，使得电堆的可靠性大大提升，同时结构得到简化，优化了流场结构，能量密度和效能都有了跨越式提升，目前我公司100kW电堆是世界上最大单堆。

“新新钒钛的全钒液流电池生产线预计生产规模为1GWh/年，年产值可达20亿元。在敦煌和邢台的产线是预计明年六月份投产。”

资料显示，承德市是产钒的重地，我国40%以上的钒都来自这里，源头供给能够把控在自己手中，这点是锂电所无法比拟的。

03

前景光明

液流电池作为电化学储能技术之一，相比之前锂电池有相当优势的。

在本质安全方面，液流电池能量储存于水性电解液中，能量转化过程中不发生固液相变，没有燃烧爆炸的风险。

在循环寿命方面，液流电池也有明显优势，如已实现商业化运行的全钒液流电池，不仅充放电次数是锂电池的3倍以上，达到2万，而且钒电解液具有环境友好、可循环回收利用等特点。

尤其以全钒液流电池为代表的液流电池，具备安全性高、循环次数多和容量可灵活扩充等的特点，特别适用于长时大容量储能应用场景

但制约因素也确实明显。

但液流电池在其广泛应用和商业化过程中仍需克服包括成本、能量密度、技术成熟度、环境适应性、安全性和回收利用等方面的挑战。

据国家能源局数据，2022年液流电池储能技术在已投运新型储能项目中的占比增幅明显，从2021年的0.9%提高至2022年的1.6%。

随着一系列大型商业化液流电池项目的投入使用，预计2024年其占比仍将进一步上升。

若能解决一次性投资成本高与运行维护复杂等问题，液流电池未来确实将不可限量。

-END-

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