液流電池加速產(chǎn)業(yè)化,新的萬億賽道已開啟

時(shí)間:2023-11-05 14:38來源:環(huán)球零碳 作者:Yinyin
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最近關(guān)于液流電池的重磅信息層出不窮。

 

僅在十月內(nèi),全球首套兆瓦級(jí)有機(jī)液流電池和首套吉瓦級(jí)鋅鐵液流電池工廠接連在宿遷、珠海投產(chǎn),液流電池正式進(jìn)入規(guī);、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的時(shí)代。

 

液流電池儲(chǔ)能獨(dú)角獸企業(yè)如天府儲(chǔ)能、緯景儲(chǔ)能分別獲得了數(shù)千萬投資和50億授信;永泰能源則出資700萬美元認(rèn)購(gòu)了新加坡液流電池公司Vnergy合70%的股份。

 

科研端也有新突破:西湖大學(xué)王盼團(tuán)隊(duì)利用水系有機(jī)液流電池在充放電過程中實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)碳捕。

 

這樣看來,有人說今年是液流電池元年,也是恰如其分的。

 

早在2021年,國(guó)家發(fā)改委和能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》文件就特別提到,要堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化,實(shí)現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期。

 

液流電池一直都是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的“后備軍”,有了政策的加持,液流電池的發(fā)展按下加速鍵,逐漸來到了“臺(tái)前”。

 

液流電池是一種利用兩種或多種溶解在液體中的活性物質(zhì),在離子膜兩側(cè)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)來儲(chǔ)存和釋放能量的裝置。前期礙于產(chǎn)業(yè)化困難,液流電池長(zhǎng)期停留在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中。

 

但在2022年,液流電池產(chǎn)業(yè)化取得突破性進(jìn)展,兆瓦級(jí)產(chǎn)品量產(chǎn)交付,首個(gè)吉瓦時(shí)級(jí)別項(xiàng)目集采開標(biāo),大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站一期成功并網(wǎng)等諸多事件,業(yè)界看到了發(fā)展的曙光。

 

相比起磷酸鐵鋰等新型電池,液流電池其活性物質(zhì)是單獨(dú)儲(chǔ)存在外部?jī)?chǔ)罐中的液體電解質(zhì),輸出功率和儲(chǔ)能容量相互獨(dú)立,可拓展性能良好,能夠解決鋰電池儲(chǔ)能兩者不可兼得的問題。

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圖說:液流電池示意圖

來源:SolarReviews

 

而且,液流電池在充放電的過程中,不涉及物相的變化,因此循環(huán)壽命可達(dá)上萬次,整體使用壽命可以達(dá)到20年或者更長(zhǎng)時(shí)間。另外,因其水系的特質(zhì),一般不燃燒、不起火,安全性能突出,且環(huán)境友好。

 

根據(jù)其技術(shù)特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn),液流電池和鋰電池相比雖然能量密度較低,但其最大的優(yōu)勢(shì)在于可以滿足大規(guī)模儲(chǔ)能和長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求。

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圖說:液流電池(鐵鉻、全釩)與其他電化學(xué)電池技術(shù)對(duì)比

來源:知乎

 

儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景和需求多種多樣,任何一種技術(shù)路線都不是唯一解,最重要的是從安全角度還是經(jīng)濟(jì)性角度合理配置和調(diào)整
 

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求迫切

 

由于風(fēng)、光發(fā)電的不連續(xù)性,在未來以可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)中,缺乏大規(guī)模的長(zhǎng)時(shí)間、大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)支撐將會(huì)是轉(zhuǎn)型過程中巨大的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

 

如果新型電力系統(tǒng)中可再生能源的比例超過50%,儲(chǔ)能設(shè)施必要需要具備十幾個(gè)小時(shí)乃至幾天的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng),滿足吉瓦級(jí)別的再生能源并網(wǎng)、長(zhǎng)時(shí)間削峰填谷的需求。

 

但鋰離子電池目前的技術(shù)水平難以滿足長(zhǎng)時(shí)間、大容量?jī)?chǔ)能的需求。

 

因此全球?qū)τ陂L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能(充放電時(shí)間超高六小時(shí))的技術(shù)越來越重視。

 

根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)的數(shù)據(jù),截止到今年9月,全球已經(jīng)投產(chǎn)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能達(dá)1.4GW/8.2GWh,而儲(chǔ)備項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到33GW/156GWh,其中,中國(guó)是最大的市場(chǎng),占儲(chǔ)備項(xiàng)目裝機(jī)容量的92%。

 

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),僅今年3—6月,我國(guó)在建及規(guī)劃液流電池產(chǎn)線超過9條,產(chǎn)能規(guī)劃合計(jì)超過8.2吉瓦,潛在年產(chǎn)值超過700億元。

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目前能滿足大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的技術(shù)主要有壓縮空氣儲(chǔ)能和抽水蓄能,然而上述兩種受地形地理環(huán)境影響明顯,無法在全國(guó)推廣使用。因此,液流電池因其技術(shù)特點(diǎn)能夠及時(shí)補(bǔ)位。

 

從產(chǎn)品分類看,液流電池按照電解液體系的不同可分為全釩、鋅鐵、鋅溴、鐵鉻等20多種技術(shù)路線。

 

全釩液流電池是目前全球范圍技術(shù)成熟度最高、商業(yè)化最快的液流電池路線。全釩液流電池利用釩離子化合價(jià)的變化來實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)化。與其他電池相比,全釩液流電池具有本質(zhì)安全性、保值率高、零成本無限增容和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

 

除了全釩液流電池之外,鋅基液流電池也是主要液流電池中的一種。在取得技術(shù)突破后,鋅基液流電池相比其他電池,具有成本低、能量密度高、安全性好、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

 

而與上述無機(jī)氧化還原型液流電池相比,水系有機(jī)液流電池(AORFBs)采用的電解液則是具有氧化還原活性的有機(jī)分子水溶液,具有反應(yīng)活性高(一般比無機(jī)氧化還原電對(duì)高2~3個(gè)數(shù)量級(jí))且溶解度、可調(diào)性好,分子尺寸設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn),在能量密度、功率密度和循環(huán)壽命等方面與其它儲(chǔ)能技術(shù)比優(yōu)勢(shì)明顯。


液流電池工廠加速落地

 

最近在廣東珠海投產(chǎn)的緯景儲(chǔ)能“超G工廠”就是鋅鐵液流電池工廠,年產(chǎn)能超6吉瓦時(shí),實(shí)現(xiàn)了從兆瓦級(jí)向吉瓦級(jí)產(chǎn)能的巨大跨越。

 

緯景儲(chǔ)能在眾多液流電池技術(shù)路線中,沒有選擇技術(shù)相對(duì)成熟的全釩液流電池,而是選擇了“鋅鐵液流電池”。

 

其自主研發(fā)的新一代鋅鐵液流電池產(chǎn)品GP110,采用堿性水系電解液配方,不燃不爆、安全無毒,具備安全、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn);原材料(包括鋅和鐵)充足且平價(jià)易得,成本優(yōu)勢(shì)和降本空間顯著。

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圖說:鋅鐵液流電池GP110

來源:緯景儲(chǔ)能

 

除了廣東珠海之外,緯景儲(chǔ)能目前還在山東、湖北、江西加速推進(jìn)建設(shè)和規(guī)劃鋅基液流電池“超G工廠”項(xiàng)目。

 

而全球首套兆瓦級(jí)水系有機(jī)液流電池在江蘇宿遷投產(chǎn),則宣告了國(guó)內(nèi)首家有機(jī)液流儲(chǔ)能電池企業(yè)正式邁入大規(guī)模儲(chǔ)能賽道。

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圖說:水系有機(jī)液流電池投產(chǎn)啟幕

來源:宿遷時(shí)代儲(chǔ)能

 

水系有機(jī)液流電池作為新型儲(chǔ)能技術(shù),不同于全釩、鐵鉻等液流電池使用強(qiáng)酸作為支持電解液,該技術(shù)使用中性NaCl水溶液作為支持電解液,產(chǎn)品更加安全環(huán)保、綜合能效更高、使用壽命更長(zhǎng)。

 

此外,有機(jī)氧化還原分子環(huán)境友好、原料豐富且制備較容易,可以低成本生產(chǎn),適于大規(guī)模應(yīng)用。

 

宿遷市近日印發(fā)了《宿遷市支持新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策措施》,在具體的支持政策中,宿遷市拿出了單個(gè)企業(yè)最高2000萬元的補(bǔ)貼,并在企業(yè)成果轉(zhuǎn)化、核心技術(shù)攻關(guān)、高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定等方面給予了較大力度的支持,以此加快項(xiàng)目招引建設(shè)。

 

良好的政策為企業(yè)放開手腳積極競(jìng)逐新賽道、努力做大做強(qiáng)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


投資人聞風(fēng)而動(dòng)

 

過去兩年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能“爆火”,推動(dòng)鋰電池儲(chǔ)能企業(yè)估值水漲船高,投資人難以抉擇。

 

有業(yè)內(nèi)投資人士坦言,“自己已不看源網(wǎng)側(cè)的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目,一方面是估值過高,一、二級(jí)市場(chǎng)倒掛;另一方面,源網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能已經(jīng)是一片紅海,價(jià)格戰(zhàn)壓薄企業(yè)利潤(rùn)空間。”

 

面對(duì)可選標(biāo)的日益減少,一級(jí)市場(chǎng)的投資人開始將目光轉(zhuǎn)向儲(chǔ)能的細(xì)分賽道,而長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能中的液流電池則被認(rèn)為是潛在的投資機(jī)會(huì)。

 

有行業(yè)觀察者表示,在雙碳目標(biāo)之下,新型儲(chǔ)能已經(jīng)成為下一個(gè)萬億賽道。

 

前兩天天府儲(chǔ)能剛完成數(shù)千萬元天使輪融資,由中小企業(yè)發(fā)展基金(成都)交子創(chuàng)投基金(GP:東方富海)領(lǐng)投,成都科創(chuàng)投集團(tuán)和成都綠色低碳集團(tuán)聯(lián)合發(fā)起設(shè)立的成都梧桐綠碳基金跟投,康橋創(chuàng)投擔(dān)任獨(dú)家財(cái)務(wù)顧問。

 

而天府儲(chǔ)能選擇的賽道就是全釩液流電池,本輪融資將用于全釩液流電池技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)能布局和團(tuán)隊(duì)擴(kuò)建。

 

緯景儲(chǔ)能作為國(guó)內(nèi)首家鋅鐵液流電池領(lǐng)域的獨(dú)角獸,自2022年以來經(jīng)歷過數(shù)輪融資,目前總募資額超10億元,投資方包括高榕資本、松禾資本、大橫琴集團(tuán)、國(guó)合新力等,所募資金聚焦于提升緯景儲(chǔ)能鋅鐵液流電池的產(chǎn)能,進(jìn)一步降低儲(chǔ)能電池的成本。

 

被永泰收購(gòu)70%股份的新加坡液流電池公司Vnergy也是一家具備全釩液流電池儲(chǔ)能先進(jìn)技術(shù)研發(fā)能力的國(guó)際化科技公司。

 

Vnergy擁有創(chuàng)始人王慶教授在新加坡國(guó)立大學(xué)發(fā)明的全釩液流電池固態(tài)儲(chǔ)能等技術(shù)專利使用權(quán),致力于新一代高密度全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā),較目前應(yīng)用的全釩液流電池產(chǎn)品在熱穩(wěn)定性、能量密度和成本方面均具有明顯的行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

 

永泰能源表示,本次通過新加坡德泰儲(chǔ)能投資控股Vnergy,使公司進(jìn)一步擁有了行業(yè)領(lǐng)先的新一代全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù),將加快實(shí)現(xiàn)公司在全釩液流電池儲(chǔ)能領(lǐng)域的技術(shù)迭代。

 

不過,現(xiàn)階段液流電池投資成本還是相對(duì)較高。有行業(yè)專家總結(jié)道,鋰電池和液流電池可以互為補(bǔ)充:

 

“建議大型儲(chǔ)能項(xiàng)目中一部分采用液流體系,可以提升項(xiàng)目的整體安全性。另外,由于鋰電的循環(huán)壽命比液流電池短,當(dāng)部分鋰電的循環(huán)壽命到期時(shí),可以提高液流電池的比例,最大限度分?jǐn)傦L(fēng)險(xiǎn),激活液流電池產(chǎn)業(yè)鏈。”
 

(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 液流電池
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