中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大及可再生能源滲透率持續(xù)提升的背景下，4小時(shí)以上的長時(shí)儲(chǔ)能需求快速攀升，作為目前最適合長時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)方向之一，液流電池儲(chǔ)能在2024年迎來了快速發(fā)展，有望領(lǐng)跑逐漸站在“風(fēng)口”的萬億儲(chǔ)能新賽道。
數(shù)據(jù)里的液流儲(chǔ)能：新增裝機(jī)功率排名第二、規(guī)劃年產(chǎn)能156GWh
2024年，新型儲(chǔ)能技術(shù)路線中，除了占絕對主流的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能，還有哪些技術(shù)路線發(fā)展迅速？
液流電池儲(chǔ)能一定是其中之一，先看一組數(shù)據(jù)。
據(jù)CESA儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)不完全統(tǒng)計(jì)，2024年1-10月新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)達(dá)23.048GW/58.156GWh，功率規(guī)模同比增長70.72%，容量規(guī)模同比增長100.14%，總投資超1280億元。
從技術(shù)路線看，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目新增裝機(jī)21.48GW/51.05GWh，功率占比93.2%，依舊為主流技術(shù)路線，壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目新增并網(wǎng)0.66GW/3.9GWh，功率占比2.86%，排名第二。液流電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)目新增并網(wǎng)321.9MW/1287.62MWh，功率占比1.4%，排名第三。
項(xiàng)目應(yīng)用方面，2024年初，國家能源局公布了56個(gè)新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目，其中，液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目共9個(gè)，總規(guī)模超過900MW/4300MWh，主要涉及全釩液流電池、鐵基液流電池、鋅鐵液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，后續(xù)將通過納入國家重大項(xiàng)目庫、能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備清單等方式給予支持。
地方層面也大力度推動(dòng)液流電池儲(chǔ)能是否應(yīng)用，2024年4月至5月，內(nèi)蒙古發(fā)布兩批電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立新型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，其中16個(gè)長時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目中10個(gè)采用了混合儲(chǔ)能技術(shù)，液流電池儲(chǔ)能就有8個(gè)。
5月，湖北省發(fā)改委公示了擬納入湖北省2023年新型儲(chǔ)能電站的試點(diǎn)示范項(xiàng)目清單也引發(fā)行業(yè)廣泛關(guān)注，清單共包含21個(gè)項(xiàng)目，所需采購的試點(diǎn)示范項(xiàng)目規(guī)模達(dá)1GW（百萬KW）。
不同尋常的是，清單里沒有任何項(xiàng)目是單獨(dú)采用鋰離子電池配儲(chǔ)的，反而大規(guī)模配置了液流電池。招標(biāo)需求中，全釩、鐵基、鋅基三種技術(shù)路徑的液流電池加起來，合計(jì)規(guī)模達(dá)到了480MW（1MW=1000KW），占項(xiàng)目總規(guī)模的48%。
2024年以來，在政策的助力，項(xiàng)目示范等因素助推下，混合儲(chǔ)能的應(yīng)用明顯提速。
1-10月共10個(gè)混合儲(chǔ)能項(xiàng)目新增裝機(jī)，總規(guī)模達(dá)1.4GW/4.6GWh,容量占比7.92%，平均時(shí)長3.28小時(shí)，總投資超67億元，主要為“磷酸鐵鋰+”模式：磷酸鐵鋰+液流電池、磷酸鐵鋰+鈉離子電池、磷酸鐵鋰+飛輪儲(chǔ)能、磷酸鐵鋰+超級(jí)電容器、磷酸鐵鋰+鈦酸鋰電池等。
在這些并網(wǎng)的混合儲(chǔ)能項(xiàng)目中，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能投運(yùn)功率規(guī)模占比最多，為76.22%，，液流電池功率占比18.79%，排名第二，飛輪儲(chǔ)能占比3.57%，排名第三。
其中，中核集團(tuán)新華烏什500MW/2000MWh構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目由250MW/1000MWh磷酸鐵鋰儲(chǔ)能和250MW/1000MWh全釩液流儲(chǔ)能構(gòu)成，不僅位列全國規(guī)模最大的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目之首，也是國內(nèi)規(guī)模最大的全釩液流與磷酸鐵鋰混合型儲(chǔ)能項(xiàng)目。
示范建設(shè)項(xiàng)目中，“磷酸鐵鋰+全釩液流電池”的混合儲(chǔ)能站建設(shè)項(xiàng)目最多，除全釩液流電池外，鋰電池+鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池+磷酸鐵鋰儲(chǔ)能也加速進(jìn)入示范階段。
包括，7月22日，國內(nèi)最大構(gòu)網(wǎng)型混合儲(chǔ)能項(xiàng)目——新華烏什50萬千瓦/200萬千瓦時(shí)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目傳來新進(jìn)展，第一臺(tái)220kV主變壓器已完成試驗(yàn)準(zhǔn)備，標(biāo)志著項(xiàng)目設(shè)備交付的關(guān)鍵時(shí)刻即將到來。
該項(xiàng)目總裝機(jī)容量為500MW/2GWh，包括250MW/1GWh磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能和250MW/1GWh全釩液流電池儲(chǔ)能。
從招投標(biāo)市場看，1-10月采招落地的項(xiàng)目中，技術(shù)路線較為明確的規(guī)模達(dá)39.11GW/121.466GWh，其中磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目達(dá)35.636GW/108.224GWh，功率占比91.11%；液流電池952.95MW/3602MWh，功率占比2.44%，排名第二。
產(chǎn)能方面，1-10月，國內(nèi)共78個(gè)液流電池儲(chǔ)能生產(chǎn)項(xiàng)目更新了動(dòng)態(tài)，規(guī)劃年產(chǎn)能156GWh，計(jì)劃總投資達(dá)983億元，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)值1300億元。其中，新增投產(chǎn)項(xiàng)目1個(gè)，投產(chǎn)年產(chǎn)能5GWh，占比3.21%，新增試產(chǎn)項(xiàng)目共1個(gè)，共計(jì)1GWh，占比0.64%；新增開工/在建項(xiàng)目個(gè)，規(guī)劃年產(chǎn)能69.6GWh，占比44.62%；新增規(guī)劃（含新增備案/擬建/簽約/環(huán)評獲批等）項(xiàng)目共60個(gè)，規(guī)劃年產(chǎn)能80.4GWh，占比51.54%。
投融資方面，2023年以來，液流電池領(lǐng)域發(fā)生投融事件25起，融資金額超26.5億人民幣。其中，全釩液流電池賽道融資案例最多，合計(jì)14起；全鐵液流電池、鋅鐵液流電池、鐵鉻液流電池、液流電池關(guān)鍵材料和電堆領(lǐng)域均有2起融資案例；另外，鐵鉻液流電池和鋅鎳液流電池也均有1起融資案例。
液流儲(chǔ)能將在長時(shí)儲(chǔ)能賽道“領(lǐng)跑”
雙碳背景之下，新能源滲透率快速提升，發(fā)電隨機(jī)性、波動(dòng)性、季節(jié)不均衡性等問題帶動(dòng)長時(shí)儲(chǔ)能需求。長時(shí)儲(chǔ)能有助于解決新能源間歇性出力，提升新能源消納能力。
研究表明，在新能源裝機(jī)占比達(dá)到15-20%時(shí)，4小時(shí)以上的長時(shí)儲(chǔ)能需求將成為剛需，當(dāng)風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)到50%-80%時(shí)，儲(chǔ)能時(shí)長需要達(dá)到10小時(shí)以上。
因此，國內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2030年前后，國內(nèi)長時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破萬億元。
作為儲(chǔ)能領(lǐng)域未來重要的發(fā)展方向，長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及用戶側(cè)，均可發(fā)揮巨大作用。
今年8月，在2024碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國國際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)與新型儲(chǔ)能技術(shù)青年科學(xué)家論壇上，中國科學(xué)院院士、 南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長趙天壽表示，細(xì)分來看，在發(fā)電側(cè)，長時(shí)儲(chǔ)能主要用于并網(wǎng)，同時(shí)能避免供電的中斷，特別是當(dāng)風(fēng)光電占主導(dǎo)時(shí)，理想儲(chǔ)能時(shí)長應(yīng)覆蓋風(fēng)光間歇期，超過10h。
在電網(wǎng)側(cè)，為風(fēng)光電外送，我國已建成多條跨區(qū)域電網(wǎng)，但因發(fā)電波動(dòng)、供需不匹配，跨區(qū)域輸電功率存在低谷期（如6小時(shí)），需要儲(chǔ)能時(shí)長超過低谷期的技術(shù)，削峰填谷，提高電網(wǎng)利用率及輸電能力。
在用戶側(cè)，長時(shí)儲(chǔ)能的主要作用是降低用電成本，工商業(yè)電價(jià)低谷電持續(xù)時(shí)長超過6小時(shí)，峰段電持續(xù)時(shí)長超過6小時(shí)，工商業(yè)用戶為降低用電成本需要超過6小時(shí)的儲(chǔ)能。
2023年以來，各地對于長時(shí)儲(chǔ)能的支持政策持續(xù)加碼，河北、西藏、內(nèi)蒙古、寧夏等10個(gè)多省份明確提出配置4小時(shí)以上長時(shí)儲(chǔ)能，推動(dòng)4小時(shí)以上儲(chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。
2023年7月，山東省印發(fā)了《關(guān)于支持長時(shí)儲(chǔ)能試點(diǎn)應(yīng)用的若干措施》，這是國內(nèi)首個(gè)支持長時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展的地方性專項(xiàng)政策，長時(shí)儲(chǔ)能可享受優(yōu)先接入電網(wǎng)、優(yōu)先租賃、容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)提高、減免輸配電價(jià)等優(yōu)惠政策。
流體電池作為新型儲(chǔ)能重要技術(shù)路線之一，最大的特征是時(shí)長、規(guī)模、容量擴(kuò)容非常靈活，同時(shí)選址也比較簡便，是比較理想的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。
作為流體電池的一種，新型液流電池本征安全、時(shí)長靈活、循環(huán)壽命長、回收殘值高，是應(yīng)用場景最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮拈L時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)之一。
“十四五”以來，國家層面從頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)體系、項(xiàng)目示范應(yīng)用等多維度陸續(xù)出臺(tái)了系列支持液流電池儲(chǔ)能的措施，國內(nèi)液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目中，液流電池儲(chǔ)能時(shí)長基本在4小時(shí)以上，部分項(xiàng)目儲(chǔ)能時(shí)長達(dá)6小時(shí)。
隨著未來以儲(chǔ)能時(shí)長4小時(shí)及以上的長時(shí)儲(chǔ)能逐漸成為儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的主力軍，液流儲(chǔ)能將在這條賽道發(fā)揮越來越重要的作用，迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年和2023年我國液流電池儲(chǔ)能行業(yè)接收訂單規(guī)模超過11.3GWh，較2021年及以前訂單總量增長超過10倍，這反映出液流電池儲(chǔ)能應(yīng)用需求持續(xù)高漲。
中國化學(xué)物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)發(fā)布的《2024中國液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》預(yù)計(jì)，2025年中國液流電池儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量占新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)的比例將達(dá)到1.1%，到2030年和2035年該比例將提高到約2.2%和3%，另外，《白皮書》預(yù)計(jì)，2025年我國液流電池產(chǎn)能有望躍升至30GW/年。
規(guī)模化發(fā)展仍需在5個(gè)方面發(fā)力
盡管 2024 年液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展往前邁進(jìn)了一大步，但規(guī)?；?、商業(yè)化發(fā)展仍面臨諸多不足，需從以下5個(gè)方面發(fā)力。
技術(shù)層面仍有較大優(yōu)化改進(jìn)空間。液流電池雖然相對于其他儲(chǔ)能產(chǎn)品具有壽命長、能量密度高、技術(shù)成熟度高的優(yōu)點(diǎn)，但仍然需要從多個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。電池系統(tǒng)功率密度和能量密度仍需優(yōu)化，目前液流電池功率密度和能量密度指標(biāo)并不突出，限制了高效率應(yīng)用，需要開發(fā)新型電解液體系，優(yōu)化電堆制造、電力管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等要素，以顯著提升液流電池電池的單位體積、單位質(zhì)量的功率和儲(chǔ)放能力，使整體儲(chǔ)能效率達(dá)到80%以上。
液流電池標(biāo)準(zhǔn)體系有待進(jìn)一步完善。目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不健全，制約規(guī)?；瘧?yīng)用，要積極完善液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)品、系統(tǒng)和工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。
液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)工程化和系統(tǒng)集成能力仍需提高，液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢，系統(tǒng)集成和運(yùn)維管理水平有限，要加強(qiáng)工程技術(shù)人才培養(yǎng)，提升液流電池規(guī)?；瘧?yīng)用的整體解決方案能力。
液流電池成本仍然有下降空間。以目前液流儲(chǔ)能技術(shù)路線中發(fā)展最好、最快的全釩液流電池儲(chǔ)能投資成本來看，4小時(shí)全釩液流電池投資成本大約在 2.7-3.5 元 /Wh，是鋰電池儲(chǔ)能的數(shù)倍之多，在鋰電池價(jià)格、系統(tǒng)價(jià)格持續(xù)下行的情況下，儲(chǔ)能用戶更多傾向于采購鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，液流電池初始投資成本面臨較大壓力，降低成本成為全釩液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由途徑。
液流電池行業(yè)電堆關(guān)鍵材料需實(shí)現(xiàn)自主可控。當(dāng)前膜材料等還依賴進(jìn)口，須提升自主研發(fā)生產(chǎn)能力，以降低成本，保障產(chǎn)業(yè)鏈安全。
但值得欣慰的是，我國液流電池產(chǎn)業(yè)鏈已有超過95%的環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，全鏈條國產(chǎn)化程度的提高為未來進(jìn)一步降本增效創(chuàng)造了可能。
