商业化“破晓”！液流电池“亮剑”长时场景
发布日期：2023/6/15
近日，国家能源局在组织11家研究机构开展碳达峰碳中和背景下电力系统转型若干重大问题研究的基础上编制了《新型电力系统发展蓝皮书》。长时储能技术在新型电力系统构建的重要性一再被重点提及。
不久前（5月），湖北省发改委公示了《拟纳入湖北省2023年新型储能电站试点示范项目》，全省拟安排新型储能电站试点示范项目1GW，共21个项目。其中，液流电池相关项目达到10个，数量占比近一半，装机规模达480MW，按照4h平均储能时长、3元/Wh测算，以上项目液流电池采购金额近58亿元。
2022年起，随着百兆瓦级液流电池电站投入运行、下游储能项目首次进行GWh级液流电池招标，行业发展进入快车道；2023年以来，受益于储能装机需求增加，液流电池行业迎来项目投建和企业融资扩产的小高峰。
以纬景储能、融科储能为代表的液流电池企业，及科润新材料为代表的上游材料企业，纷纷受到资本青睐，三家企业今年已融资金额合计超18.4亿元。6月12日，纬景储能获中国银行上海市分行80亿元综合金融支持。
今年3~5月，国内在建及规划液流电池产线超过5条，技术路线囊括全钒、锌铁、铁铬等，产能规划合计超6.2GW/24.8GWh，潜在年产值超过700亿元。其中，纬景储能在江苏、广东、山东、江西等规划产能近10GWh,今年实际可达产能为4.8GWh，成为业界为数不多产能快速突破的企业之一。
巅峰储能分析认为，在产能达成、资本赋能、市场开拓、智能制造等多重助力下，液流电池正在2023年迎来发展小高峰，商业化“破晓”即将到来。
液流电池“亮剑”长时场景
在碳中和背景下，各国大力发展以电池储能、压缩空气储能等为代表的长时间储能技术，以提高电力系统调节能力和对新能源的消纳能力。美国国家可再生能源实验室（NREL）预计，2050年储能功率和储能容量将分别达到2亿千瓦和12亿千瓦时以上，储能规模相较目前将增长约 10 倍。
美国能源部已投入大量资金用于支持液流电池、压缩空气储能等技术研发。相关预计，2050年，电网储能时长将以4小时、6小时、8小时为主，三类储能分别约占储能配置总量的34%、25%和19%。
截止至2023年，中国已有内蒙古、辽宁、河北、上海、新疆、西藏等多个省份已出台政策，要求储能时长达到4小时以上。
2022年10月，国内首个国家级大型化学储能示范项目——液流电池储能调峰电站在大连市正式并网发电。该项目由国家能源局批准，总建设规模为200MW/800MWh，项目一期工程并网规模为100MW/400MWh。该项目创下当时全球功率最大、容量最大液流电池储能系统纪录，同时也标志着全球液流电池技术步入产业化发展阶段。
液流电池已经被公认为大规模长时储能最具前景的发展方向之一。包括深圳、上海等多地出台储能补贴政策，液流电池亦在重点补贴之列。
液流电池具有资源及产业链全自主可控等特点，与大规模可再生能源建设适配度高，且储能时间越长单位成本越低，同时具备容量与功率解耦、本征安全、后期维护成本低等优势，在kW级用户侧场景到GW级电源侧、电网侧场景均具备较强的优势。
针对液流电池根据不同项目的需求可以灵活配置特征，已经在当前火热的混合储能发展模式中“崭露头角”，液流电池储能可与其他中短时技术路径的储能方式灵活结合，形成更为综合、适用性更强的储能解决方案。
锌基液流电池“起势”
液流电池在国内外历经数十年发展，是起步最早的储能技术路线之一。根据电解液溶液的不同，分为全钒、锌铁、锌溴等多个技术路线。但液流电池多种技术路径性能相差不大，主要区别在于制造可行性与商业化成本。
纬景储能的锌基液流电池，选取了锌和铁两种本征安全、储备丰富、成本极低、价格波动平稳的金属进行配对，首先保证了原材料极安全、易获取、低成本。
2018年，纬景储能成立后，便聚焦锌基液流电池储能技术，并在技术创新、产品迭代与降本方面持续性推进。比如，在锌枝晶以及功率和容量不能完全解耦的难题上，纬景储能团队经过研发以及数据积累，已经掌握了锌枝晶的关键技术，能够对锌枝晶有效抑制。
相对其他路线液流电池，锌铁液流电池选用矿藏储量丰富且价格稳定的锌、铁元素组成配对，依靠锌离子和铁离子之间的电化学反应来实现电能的储存和释放，采用碱性电解液。
锌铁液流电池拥有零爆炸零燃烧的特性，电池放电次数超过 20000次，使用寿命超过20年，在额定功率输出下，放电时长超过8小时，并且能在-10°C至45°C环境温度下做到安全稳定运行。
纬景储能的锌基液流电池产品适用于电源侧储能、电网侧调峰、工业及社区用户侧储能等多种场景。
2021年10月，纬景储能与中国电建（江西电建）在江西上饶合作的200kW/600kWh “智慧能源示范项目”成功并网。这是纬景储能第一台本土化的锌基液流电池成功并网，就此实现了从0到1的突破。
2022年12月，纬景又交付了山东日照200MW的光伏配锌基液流电池储能项目。
锌基液流电池在纬景储能等重点企业推动下，逐渐开始产业化起势。
大家在阅读有关储能的文章时，你可能会遇到长时储能、季节性储能、日间储能等术语。长时储能可以包括季节性储能，这可以将电力转移到一年中的不同时间。日间储能可以在几天内改变电力输送。长时间的储能对于电网向清洁能源的转变尤其重要，这也是我在这里所关注的。
长持续时间是指电力系统可以放电的时间。也就是说，电池一旦充满电，持续时间就等于它在一定功率容量下可以输送电力的小时数。这与长时储能不同，长时储能指的是系统在释放能量之前可以存储的时间。
随着大量风能和太阳能资源接入电网，长时储能可以防止可再生电力设施在发电过剩期间被弃用。当输电网负荷过重，无法吸收所有正在生产的清洁和负担得起的电力时，就会发生弃电。这导致有意减少电力输出。能源存储可以通过促进清洁能源的有效利用来缓解弃电，这样多余的产量就可以存储起来，在最需要的时候使用。随着可再生能源部署的增加，长时储能所提供的电网灵活性将变得更加相关和有用。
长时间的储能也可以提供更大的电网灵活性，因为它可以存储大量的能量。长寿命储能系统可以在电力需求较低的时候充电，在最需要的时候延迟放电。当传输系统需要昂贵的升级时，可以部署储能来协助这些服务。更长的持续时间系统可以通过更频繁和更长的运行时间进一步延长传输设备的寿命。随着极端天气事件和停电变得越来越长，越来越频繁，长时间的放电可以更好地适应动荡的电网条件，并提供更大的弹性。
长时储能系统的放电时间长达一天，因此被认为具有满容量值。资源的能力贡献决定了该资源对资源充足性要求的重要性。12-16小时储能的边际有效负荷承载能力(ELCC)可能会随着储能部署的增加而下降，但不会像短时间储能那么快。
多长时间可称为长时？
“持续时间长”并没有统一的定义，但根据美国国家可再生能源实验室(NREL)的说法，最常被引用的数字是10小时。NREL还指出，在讨论“长持续时间”的含义时，应用程序周围的上下游环节非常重要。例如，在某些情况下，一个6小时的电池可能能够提供稳定的容量——满足高峰需求的能力，并覆盖任何其他不利条件，如停电——而在其他情况下，一个持续100小时的存储系统可能更有必要。
就像短时储能一样，长时储能技术也有多种形式和技术。最常见的类型是热、电化学和机械。由于长时间的能源储能最近得到了很多关注，技术的前景也在不断变化。
长时储能技术可以根据其物理属性以及各自的能力(如往返效率-RTE和技术就绪水平-TRL)以及是否存在地质条件限制进行分类，这可以为每种技术的最佳应用提供一些指示。
电网运营商和公用事业公司就不能选择最好的、随时可用的长时储能技术并加以利用吗？
不同的技术需要权衡取舍。抽水蓄能已经存在了很长一段时间，它的效率相对较高，而且不像其他选择那么昂贵，但我们在哪里建造这种类型的系统以及考虑环境影响是有限制的。(一个巨大的水坝可能不会很快出现在城市中央！)
像金属阳极电池这样的电化学系统的选址限制更少，但目前它很昂贵，而且还没有像旧技术那样得到广泛应用。随着技术供应商继续在不同的场景下测试他们的长时储能系统，我们可能会看到一些跟不上的技术被“淘汰”。
拥有多种长时储能技术的选择是有帮助的
拥有不同长时储能技术选择的电网的优势是，它允许更多样化的供应链，潜在地缓解了当只采购一种特定化学物质时出现的一些供应限制。
锂离子电池目前是一个热门话题，因为对锂、镍、有时还有钴等构成锂离子电池的材料有巨大需求。这种不断增长的需求加上这些材料有限的事实，创造了一个供应受限的市场。考虑到这一点，长时储能的进一步发展应该考虑使用大量材料并产生可持续供应链的其他选择。为了最好地满足电网的需求并向可再生能源过渡，探索现有技术的前景是非常重要的。
根据NREL的一些数据，我们可以快速了解一下储能系统，12小时抽水蓄能在很长一段时间内主导了美国的储能市场。随着时间的推移，越来越多不同尺寸的电池投入使用。随着储能需求的增加，需要部署更长的可持续时间设施。到2050年，NREL预计将部署约9.5GW的10小时电池储能。这足以为700多万个家庭供电10个小时！
长时储能面临的挑战
这种类型的储能听起来像是我们许多电网需求的理想解决方案。因为像太阳能和风能这样的可再生能源并不总是在晚上或不刮风的时候可用，所以可再生能源经常被批评为它们能(或不能)被调度得如何——也就是说，它们能在需要时打开或关闭以提供电力。有了储能设施，可再生资源所输出的电力可以储能起来并按需使用。但目前，长时储能还不是我们希望拥有的灵丹妙药。
正如我们上面所看到的，许多有前途的长时储能技术仍在兴起和成熟，尚未商业化。这通常意味着，就目前而言，它们是昂贵的，并且在现实场景中可能缺乏投资者、开发人员或来自公用事业的信心。像国家公用事业委员会这样的监管机构可能会犹豫是否批准那些成本高昂、技术尚未经过实地测试的项目，而不是其他一些替代方案。
除此之外，在公用事业、区域输电组织或电力行业等能源实体中，储能并不是一种非常明确的资源。能源储能与太阳能或风能的待遇不同，如果没有标准化的定义和对其价值的理解，就很难准确地定位如何使用它。
长时间的能源存储不仅仅是一个闪亮和令人兴奋的讨论话题。它是一种资源，可以为我们的星球带来大量可靠、有弹性的清洁能源。它可以与可再生能源一起工作，在我们最需要的时候提供电力，并在我们有充足的阳光和风能时保存电力。随着我们经济各个部门的能源需求不断增长，我们必须了解长时储能在减少能源行业对化石燃料的依赖方面所发挥的关键作用，并通过对我们的社会和地球更好的解决方案来满足我们的需求。
智能化“破解”初始成本焦虑
不过，在业内人士看来，液流电池产业仍然处于商业化初期，初始成本过高仍是产业不得不面对的一大瓶颈。纬景储能认为，规范化和智能化生产是发展储能的必由之路，随着纬景储能不断加快在全国多地布局智能制造工厂，锌基液流电池产业化与规模化发展将驶入快车道。
谈及为何布局高成本的智能化工厂推进方略，纬景储能表示，作为该路线的“排头兵”企业，纬景储能一定要坚定地通过智能制造来降低锌铁液流电池产品的成本，从而加速推动锌基液流电池全面商业化。
今年1月，纬景储能在江苏盐城启用了国内首条百兆瓦级的“液流电池智能产线”，单一产线产能达到1.2GWh。
今年7月，纬景储能在广东珠海打造的净零碳示范工厂也即将竣工，该工厂将成为国内新型储能液流电池的首个吉瓦级“超G工厂”。预计全面投产后，该厂产能将达到6GWh。
今年4月，纬景储能位于山东临沂的“超G工厂”一期，目前已经进入钢结构施工阶段，预计2023年四季度试产。
据纬景储能透露，在智能“超G工厂”加速推进布局下，2023年，纬景储能锌基液流电池实际产能将达到4.8GWh。
当前是液流电池产业发展的关键时期，持续的技术创新、资本端的助力以及上下游产业协同融合，正在加快液流电池储能商业化进程。
纬景储能亦凭借电池制造与技术研发实力，加速破解初始成本较高的“焦虑”，赋能储能多样化场景，包括电网、新能源、储能电站、商业中心、公共设施、住宅小区、工业园区等，并勠力与产业链企业在能源和双碳价值链上获取更大商业回报。
“目前，全钒/铁铬液流电池全套生产项目厂房已完成装修，第一条生产线的设备也已到位。今天，安装人员开始安装设备，项目计划在本月底完成安装后开展试生产。”
6月8日，白碱滩区（克拉玛依高新区）工信局副局长蔡天星在新疆液流储能科技有限公司全钒/铁铬液流电池全套生产项目现场说。
近年来，随着新能源在全球能源结构中占比的逐渐提高，储能成为新能源发展的新机遇。基于此，白碱滩区（克拉玛依高新区）积极引进全钒液流电池储能装备制造项目，弥补新能源产业链中储能产业的不足，有效提升风、光、电转化效率。
该项目总投资30亿元，共分为三期实施。其中，一期投资4亿元，建1条500MW全自动储能装备组装生产线；二期投资10亿元，建设1GW储能装备产能提升项目；三期投资16亿元，建设3.5GW储能装备产能提升项目。
“液流电池具有安全、环保、寿命长、容量无衰减、性价比高等优势，这也是疆内首个落地的全钒/铁铬液流电池生产项目，在市场上具有很强的竞争力。”蔡天星说，项目建成后，白碱滩区（克拉玛依高新区）相关部门将积极协助企业拓展储能市场，确保项目投产见效。
一期项目建成后，预计每年可满负荷生产液流电池2GWh，年产值约50亿元，税收5亿元。
来源：巅峰储能
