万亿风口！液流电池领跑长时储能赛道
发布日期：2024/9/25
资本关注度持续提升
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；全铁液流电池、锌铁液流电池、铁铬液流电池、液流电池关键材料和电堆领域均有2起融资案例；另外，铁铬液流电池和锌镍液流电池也均有1起融资案例。液流电池赛道投早投小的特点非常鲜明，A轮及以前融资案例合计12起，占比50%，融资金额合计16.5亿人民币，占比62.3%。
另外，与液流电池关系密切相关的质子交换膜也备受关注。质子交换膜作为液流电池的核心材料之一，在电池堆的成本占比达50%左右，质子交换膜类似于芯片之于电子行业，也属于“卡脖子”领域，国内质子交换市场基本上由美国、日本、加拿大等厂商垄断，但也因此国产替代的空间很大。随着液流电池的发展即将进入快车道，质子交换膜的资本关注度也在快速提升。
图表 2：Rime PEVC平台质子交换膜赛道
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。各地政府也积极响应国家号召，因地制宜，纷纷出台相关政策支持液流电池产业的发展。近期发布的相关政策也在持续提升支持力度。
8月6日消息，国家发展改革委、国家能源局、国家数据局日前印发《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》。文件中提出，探索应用一批新型储能技术，围绕不同应用场景对爬坡速率、容量、长时间尺度调节及经济性、安全性的需求，探索建设一批液流电池、飞轮、压缩空气储能、重力储能、二氧化碳储能、液态空气储能、钠离子电池、铅炭电池等多种技术路线的储能电站。
7月29日，山东省发展和改革委员会、山东省能源局等17部门联合发文，共同出台《加快新型储能产业高质量发展的指导意见》。培育液流电池产业。聚焦突破低成本、高效率液流电池储能技术，支持多技术路线发展，重点加快盐酸基全钒液流电池规模化量产，推进铁铬液流电池、锌铁液流电池逐步中试化生产。
5月8日，四川省经济和信息化厅等6部门发布《促进钒电池储能产业高质量发展的实施方案》。这是全国首个全钒液流电池产业专项政策，从开展应用试点示范、强化技术自主创新、扩大钒制品生产供给、推动产业降本增效、加快打造产业集群、培育完善标准品牌等方面，力求建立“政府主导、企业实施、多端合作、示范先行、综合施策”的钒电池储能产业发展体系。
启动项目越来越多
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。其中，百亿元项目有3个，产能目标在10GWh以上的有4个。项目进展上，19个项目进入签约状态，产能约23GWh；开工、在建、即将投产项目有14个，产能约52.9 GWh；另有13个项目在备案、拟建设阶段。
按照技术路线来看，产业化应用最多的全钒液流电池仍是主流，共有28个项目涉及相关产品和技术；锌铁液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池各有5、4、3个项目；另外，锌镍液流电池、硫铁液流电池也有涉及。从参与方来看，有超40家企业参与液流电池项目规划建设，其中，纬景储能参与项目最多，有4个，伟力得、绿钒能源、江苏恒安和美淼储能紧随其后，参与的项目均在2个以上。
图表 3：2024年1-8月液流电池储能项目情况
液流电池火爆原因
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，但由于篇幅有限以及液流电池技术路线多样，涉及全钒、锌铁、铁铬等十余种，本篇仅对液流电池的共性特点优势做总结，不再分技术路线论述：(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，这种长时储能能力对于平衡电力负荷、提高电网运行效率和可靠性、实现规模化电能储存至关重要，尤其是在可再生能源发电系统中。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：据不完全统计，在2017至2023年，全球至少发生了60起锂电储能电站火灾事故。因而国家能源局在2022年对电化学储能电站的选址和布局做了明确要求，明确将三元锂电、钠硫电池踢出了中大型电化学储能的可选方案，并对动力电池梯次利用态度也是“不宜选用”。而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。这对于储能系统的稳定运行和减少安全隐患至关重要。这一点对于城市复合中心、地下储能、人群密集区域等对安全要求极高的应用场景尤为重要。
(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，近年来，随着液流电池材料技术和电池结构设计制造技术的不断进步，电池的功率密度显著提高，材料使用量减少，电堆成本大幅度降低，未来还有不错的将本空间。2024年初，大连化物所研究员李先锋团队开发出70kW级高功率密度全钒液流电池单体电堆。该单体电堆体积功率密度由目前的70kW/m³提高至130kW/m³，在体积保持不变的条件下，功率由30千瓦提高至70千瓦，成本较目前的30千瓦级电堆降低40%。2024年，全钒液流电池的成本迈入了2元/Wh大关。
面临的挑战
液流电池规模持续增长，未来发展前景一片光明。根据《2024中国液流电池产业发展白皮书》，2023 年，中国液流电池储能累计装机约为 290MW/1175MWh。2024 年上半年，中国液流电池储能新增装机约为 88MW/360MWh。据估算，2025 年中国液流电池储能累计装机量将达0.7GW/2.8GWh；2030年中国液流电池储能累计装机量将达 2.6GW/10.5GWh；2035 年中国液流电池储能累计装机量将达 5.4GW/21.6GWh。
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，实现“更便宜、更强、更小、更安全、更环保”的终极发展目标。
成本问题：液流电池的初始投资成本相对较高，这主要是由于电池需要大量的电解液和昂贵的膜材料。尽管随着技术进步和规模化生产，成本正在逐渐降低，但与一些成熟的储能技术相比，液流电池的成本仍然较高。未来可以通过优化电解液配方提升利用率降本，通过融资租赁方式降低投资方初始成本，而在质子交换膜方面，则主要是通过国产替代以及改性处理实现将本。
能量密度和功率密度：液流电池的能量密度和功率密度相对较低，这意味着为了储存相同量的能量，液流电池系统需要更大的体积和空间，这限制了它们在某些应用场景下的应用潜力。
技术成熟度：尽管液流电池技术已经发展多年，但与锂电池等成熟技术相比，液流电池的商业化应用仍处于相对较早的阶段，市场接受度和规模化应用程度还有待提高 。
环境适应性：液流电池的运行可能受到环境条件的影响，例如温度变化可能会影响电池的性能。虽然液流电池可以在较宽的温度范围内工作，但在极端气候条件下的性能和稳定性仍需进一步验证 。
安全性和可靠性：液流电池的安全性和可靠性是其大规模应用的关键。未来的研发将致力于提高液流电池的安全性能，防止电池过充、过放、短路等安全事故的发生，同时提高电池的可靠性和稳定性 。
回收和再利用：虽然液流电池在设计和制造过程中注重环境友好性，但在电池的回收和再利用方面，还需要建立有效的机制和流程，以减少对环境的影响。
来源：Wind万得
