液流电池产业正处于迈向快速增长关键期 — “天时已至”,电气储能也具备“地利与人和”
截至2023年8月中国液流电池装机规模220MW/865MWh。中国目前液流电池储备项目规模5GW/18GWh。到2030年的中国液流电池装机规模预测14-23GW。
中国正在加快液流电池的部署,这是一种很有前途的长时储能技术。此类企业正在不断涌现,供应链正在形成,储备项目正在快速增加。到2025年,我们预计中国液流电池装机规模将显著增长。液流电池的最终成本竞争力将决定其长期潜在市场。
液流电池是一种颇具前景的锂离子电池替代品,因其能够以更低的增量成本、更长的使用寿命、更快的响应时间和最小的火灾风险来增加储能时长。然而,用于长时储能的液流电池尚未显示出经济上的吸引力。以当前价格来看,液流电池资本成本是锂离子的两倍,而且鉴于其与能源相关的高成本,可能难以与其他长时储能选项竞争。
中国尚未广泛使用液流电池。随着开发锂离子电池替代品和长时储能技术的政策出现,这种情况在2022年发生了变化。2022年,全球最大的液流电池项目在中国投运。目前有60多个储备项目,其中包括多个百万千瓦时级项目。全钒液流电池迄今为止在商业上最为成功,占现有和储备项目的90%以上。其他材料体系处于测试和试点阶段,目标是在未来几年内进入示范阶段。巅峰追踪了中国30多家活跃的液流电池系统集成商,未来预计将会涌现出更多此类公司。融科储能、VRB Energy以及和瑞电投等是其中的佼佼者。企业希望到2025年将液流电池项目的资本成本削减至少三分之一。主要措施包括扩大制造规模、提高供应链效率、改进技术和引入新的商业模式。如果主要矿物,特别是钒的价格保持稳定或下跌,它们的目标似乎是可以实现的。
10月7日,国家电投拟采购4.2GWh磷酸铁锂电池储能系统和1GWh 4h液流电池储能系统。分别采购0.25C储能系统1.5GWh,0.5C储能系统2.5GWh,1C储能系统0.2GWh,4h液流储能系统1GWh。
巅峰储能预计,到2025年,中国将部署最多4GW的液流电池,主要受到政府和公用事业公司示范项目的推动。2025年后,液流电池的潜在市场将取决于其成本竞争力和中国对长时储能的需求。到2030年,中国液流电池的累计装机规模可能高达23GW。钒电池,堪称当前长时储能技术领域最火热的赛道。资本的加持、越来越多玩家的进入,让尚未进入大规模商业化发展轨道的钒电池赛道开始显得有些拥挤。大连融科、北京普能、上海电气这些老牌厂商为代表的先驱者;天府储能、星辰新能、国润储能等新生力量为代表的新势力。新老两股力量在技术与市场的竞争中,搅动着钒电池市场的一池春水。
先驱者
北京普能成立于2007年,这是中国第一家钒电池企业。2009年,北京普能以215万美元低价收购加拿大VRB Power System,获得其各项技术、专利、商标、设备及核心技术团队。据工商注册信息显示,北京普能目前的100%控股方为加拿大VRB能源有限公司。目前,据公开消息,北京普能在全球12个国家和地区已安装投运项目70多个,累计安全稳定运行接近100万个小时,总容量接近100MWh,处于开发阶段的项目总容量达到3GWh。
北京普能第三代兆瓦级储能系统标准模块化产品
北京普能拥有独特的低成本离子交换膜、长寿命电解液配方以及创新电堆设计,其目前的主打产品为第三代Gen 3 VRB-ESS储能系统。在普能成立后的第二年,2008年,中科院大连化学物理研究所孵化的大连融科成立,这是国内第二家钒电池公司。大连融科依托中科院大连化学物理研究所的技术支撑,历经多年发展,现已拥有覆盖钒电池技术创新、钒资源、关键材料、储能电池生产制造、系统集成、投资运营等全产业链运营能力。2022年,由大连融科承建的全球最大液流电池储能电站一期工程100MW/400MWh项目投运,这是我国首个国家级大型化学储能示范项目,标志着钒电池商业化应用迈上新台阶。
已投运的大连钒电池储能调峰电站
2022年1月,大连融科完成A轮融资,同年12月,完成数亿元B轮融资。2023年4月,又完成超10亿元B+轮融资。在不到15个月的时间里,密集完成三轮超10亿融资。2022年10月,安信证券公布了大连融科储能集团有限公司发布首次公开发行股票并上市辅导备案报告,预示着该公司正式开启冲击IPO之路,大连融科有望成为首个钒电池上市公司。今年4月,大连融科发布全新标准电池模块产品TPower7,该产品额定功率500kW,容量可根据需求实现2—8小时的灵活配置,功率提升了四倍,更易于系统集成和规模放大,此外还创新了功率单元、储能单元“叠起来”上下摆放的设计,实现兆瓦级规模比上一代压缩了30%的占地面积,进一步节省工程造价。老牌央企上海电气自2011年起开始组建液流电池储能研发团队,其钒电池的技术孵化自上海电气中央研究院。2019年,上海电气设立上海电气储能科技有限公司,开启钒电池的独立产业化之路。经过十余年技术沉淀和四年多的产业化进程,上海电气已成功研发5kW/25kW/32kW/65kW系列电堆,成功交付50余项液流电池储能项目。产能方面,上海电气位于安徽合肥的1GWh钒电池生产基地在2020年10月投产,预计于今年新增1GWh产能;在江苏盐城,正在进行第二期钒电池生产基地建设,产能为3GWh。今年9月,上海电气储能宣布完成A轮4亿元融资,此前,该公司已经获得了一轮pre-A轮融资。以普能、融科为代表的先驱者对钒电池的布局均超过十多年,在钒电池这种长时储能技术早期不太受关注的那段黯淡岁月里,他们的发展速度比较缓慢,但这是“天时”决定的,近两年,长时储能技术的“天时”变了,热度陡然提升,在此背景下,先驱者们开始步入发展的快车道。
新势力
但“天时”降临的同时,更多的玩家也开始蜂拥而入。以天府储能、星辰新能、国润储能为代表的新生力量快速崛起,打破了钒电池江湖的传统格局。天府储能成立于2022年3月,西南交通大学先进储能技术实验室负责人曾义凯任首席科学家。成立至今仅一年多时间,天府储能就推动钒电池电堆实现了一个量级的跨越。2023年8月27日,天府储能正式推出新一代超高功率128kW钒电池电堆产品,在业内引发广泛关注。曾义凯此前在接受ESPlaza长时储能网专访时表示,“超高功率电堆能有效提升生产效率,简化系统集成,推动钒电池系统进一步降本。采用128kW电堆,电堆本身每个千瓦的成本可降低2~3成,钒电池储能系统的集成成本可降低3~4成。”星辰新能成立于2021年,业务已贯穿石煤钒矿、电解液、电堆核心组部件、电池整机、储能系统等全产业链。2023年的短短几个月内,其先后建成长沙研发中心、发布大功率高效率电堆星辰1号、完成近亿元Pre-A轮融资,在常州落成吉瓦级工厂,这一系列举动在业内引起了不小的轰动。
星辰新能全球首个全自动化全钒液流工厂
在技术层面,星辰新能首席科学家为中南大学教授刘素琴,刘素琴拥有20余年储能关键材料与器件研究经历,从技术上解决了制约液流电池储能大规模产业化应用的难题,对电解液配方与制备、双极板等电堆核心材料性能进行了全方位改进优化。星辰新能目前的主打产品为STAR系统,包含S系列工商业一体化储能系统、M系列模块化储能系统、G系列分体式储能系统三大系列,使用年限可以达到25年,循环次数超过25000次,全生命周期无衰减。国润储能成立于2020年6月,该公司的创始人孟青出生于1987年,年仅36岁,更是储能创业者当中为数不多的女性创业者之一。国润储能的技术即来自于孟青,孟青是清华大学博士后,巅峰称其早在2013年前后就开始了储能研究工作,在技术研发成熟后,孟青随即成立了国润储能。2022年,国润储能完成超5000万元的天使轮融资,并于2023年完成近2亿元A轮融资。国润储能目前形成了两大核心产品:全钒液流储能电池产品和全氟离子膜,已建成年产100MW全钒液流电池智能化规模化生产线。除了上述三家新势力厂商之外,钒电池的新玩家还有很多,大多数都成立于近三年,虽然他们的成立时间较短,但在资本的助力下,他们意图用两三年的时间走完先驱者们十多年走过的路。他们会成功吗?
战斗还未真正打响从2007年至今,钒电池已经走过了16个春秋。今天,钒电池的商业化初启,但战斗还未真正打响。那些浸淫多年的先驱者,和那些新进入的新势力,当下的重点工作仍在上游钒矿资源的争夺上、在融资的吸收上、在商业模式的创新上、在产品定位的设计上、在产能的扩张储备上、在技术降本的创新升级上。先驱者们在行业打拼多年,无论是技术储备、产能建设、资源积累,市场布局等方面都相对完善,占据了一定的先机。但新势力们也有自身的优势,由于成立时间较晚,钒电池的技术研发整体已经较为成熟,其可以以较低的代价获取技术储备,在资本的加持下,快速扩建产能,并实现更先进的智能化管理。但钒电池本质上仍是一个技术含量较高的行业,即便这些新势力们多有技术大拿的支持和技术研发的积淀,但研发和技术的产业化之间仍然存在巨大的鸿沟,新势力们真的可以快速消化实战中的那些技术问题吗?至少在先驱者们看来,并不会那么容易,先驱者们会更倾向于,“这个世界没有白走的路”。一个业内相对较为统一的认知是,长时储能技术的市场预计将于2025年开始爆发,这也意味着,真正的战斗预计将在2025年开始打响。
国内钒电池储能系统厂商汇总
据巅峰统计,目前国内钒电池储能系统的生产企业已达20多家,而这一数字还在继续增长,这说明了钒电池的确是一个被普遍看好的潜力赛道,但也预示着未来市场竞争的激烈。
“长时储能+大型风光项目’将替代化石能源成为基础负载发电厂。”
上海电气储能科技有限公司(后文简称“电气储能”)早在2011年便开始布局液流电池领域,在液流电池的电堆以及系统层面取得了取得了80多项核心自主知识产权,并参加10多项行业标准制定,安徽合肥1GWh钒电池生产基地在2020年10月投产。电气储能自运营以来,已经完成了50余项千瓦到兆瓦级的项目,目前储备的百兆瓦项目正在开发当中。公司完成的项目涵盖多个应用场景,从发电侧,到网侧,到典型的用户侧均有覆盖,其产品除了铺设全国,也已出口到日本、西班牙、澳大利亚。
液流储能技术是坚守也是追求
作为世界级的综合装备制造集团,上海电气业务板块聚焦能源装备、工业装备和集成服务三大领域。在新能源领域,上海电气凭借在太阳能发电、风力发电和核电装备等领域的产业布局,成为了助推行业发展的重要力量。上海电气中央研究院则是其战略新兴产业布局的核心研发平台。新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、支撑应对气候变化目标实现具有重要意义。在此认知背景下,上海电气经过多方调研,于2011年决定开始液流储能技术的布局。杨霖霖也是在此契机下进入上海电气中央研究院。而此前,她已在高分子材料和物理化学领域研究多年,具备相应的知识技能储备,为她在液流储能技术领域的探索奠定了坚实的基础。对储能技术领域,杨霖霖从初心之时就有着深谋与远虑:“实现新型储能核心技术装备自主可控,实现新型储能技术在高安全、低成本、高可靠、长寿命等方面取得长足进步,实现新型储能从商业化初期向规模化发展,是电气储能团队和我共同奋斗的初心。”
从科研工作者到储能领域的掌舵人,使命与责任并重
杨霖霖在上海电气开始布局液流储能技术的契机下加入集团的,谈及身份的转变,杨霖霖向我们叙述了她自己的切身体会。她说,我国提出要实现科技自立自强,根源在于我们过去集中依靠西方科技,产生了现在的“卡脖子”等问题。这警醒着科研人员今后要把核心技术掌握在自己手中,就需要做出越来越多的原创性成果。“原创性成果往往需要科研人员静下心来,经过长时间积淀、激发灵感才能做出来。”这意味着对科研人员的专注和坚持提出了更高的要求。而作为国有企业领导干部,她认为自己肩负着实干兴邦、实干兴企的崇高使命和历史重任,要始终坚持实字当头、干字为先,做新时代敢干事、善干事、干成事的实干家。如果说两者有何不同,杨霖霖表示:“从工作内容层面来说,无论是科技工作者还是国企干部,我们要始终保持攻坚克难的进取姿态,要敢于担当责任,勇于直面矛盾,善于解决问题;从个人角色转变来说,成为企业管理者对自身的要求更高,承担的责任更大,领导干部要以身作则、敢抓敢管带出来树起来,要切实发挥实干家的带头示范作用,并不断提升抓班子带队伍这个’第一能力’。”正如她所说的一样,在面对各种挫折和挑战时,她始终以身作则,勇于担当,善于科学地解决问题。
长时储能时代带来了发挥价值的机会
在储能技术领域钻研十余载,杨霖霖仿佛站在了高处,俯瞰着全局,参透着时局的变化。“未来电网整体格局将从源、网、荷三个主体向源、网、荷、储四个主体转变,其中储能将担负重要的使命和职责。预计“十四五”期间新型储能整体的装机容量,有望突破200GWh,市场规模在“十四五”期间可以达到千亿以上规模。”同时,她探索到远方有一座更高的山峰等着她攀登,这对她来说更是机会。她表示随着新能源的发展,长时储能的需求会更加迫切,而安全性高、响应速度快、循环寿命长的全钒液流电池竞争优势会更加凸显。据她介绍,当前全钒液流电池在液流电池领域是极具商业应用价值的体系,也是极成熟的体系。为此,围绕全钒液流电池核心技术,电气储能将继续对电池的电堆技术、3S协同管理技术(EMS、PCS和BMS整体协同控制)和终端系统集成等几大核心模块做出相应布局和产品迭代。
全钒液流电池:产品的优势与阶段性的挑战
说到产品,杨霖霖胸有成竹,电气储能专注全钒液流电池核心技术研发,所以她深知其亮点在哪里。“全钒液流电池安全性高、寿命长、建设灵活性高,是长时储能的有效方式。”据巅峰了解,长时储能一般是指可以持续充放电4 小时以上的储能技术,包括液流电池储能、抽水蓄能、压缩空气储能和重力储能等技术路线。杨霖霖为我们详细阐释了全钒液流电池与其他形式的电池相比,它的优势:
1)与锂电池相比,全钒液流电池具有高安全和稳定性,满足储能电站对安全性的要求;且中国为钒资源生产大国,锂电池产业链对海外矿产资源的依赖性较强,国内支撑全钒液流电池发展的上游资源自主可控;
2)与抽水蓄能、压缩空气储能等长时储能技术相比,全钒液流电池不受地理和地质条件约束、选址灵活,且项目建设周期短、对环境影响相对较小,同时具备响应速度快的优势,可以兼顾调频和调峰的复合功能,在长时储能领域前景广阔。
然而,她也指出:“目前国内储能商业模式尚未完全建立,行业尚处于发展早期阶段。”但杨霖霖坚定地认为,随着近年来国家、地方层面储能政策密集出台,对发电侧、电网侧、用户侧储能均进行了明确的部署,各环节储能发展模式逐渐清晰,国内储能行业正在由商业化起步快速迈向规模化发展。
中国储能市场的风口,电气储能如何应对?
可以看出杨霖霖对储能行业的前景非常看好与期待,她认为储能行业在中国具备高成长性和高确定性,尤其在实现国家“双碳目标”的大背景下,储能技术将会发挥更大作用。她认为,未来储能行业的发展将呈现出新市场和新格局的特点,而长时储能有望成为市场的主力。之所以这么认为,她叙述了其中的原由:“目前全球电力行业正处于从化石能源向可再生能源的能源转型关键阶段,火电厂将逐步退出历史舞台,随着新能源比例的逐步提升,用户负荷、风力发电、光伏发电等不确定性使得电力系统净负荷波动加剧。传统火电机组因爬坡约束和机组启停限制难以快速并长期跟踪负荷需求,而长时储能兼顾储能系统快速响应特点及长期输出能力有望成为调频主力。‘长时储能+大型风光项目’将替代化石能源成为基础负载发电厂。”面对行业新秀如雨后春笋般的生长,以及市场火山式的爆发,杨霖霖和她领导的电气储能准备好了吗?杨霖霖给出了肯定的回答。事成与否,古人讲究“天时地利人和”。如今来看,“天时”已至,电气储能也具备“地利”与“人和”。这两点可以从公司秉承的核心价值观体现出来,“匠心卓越、创新赋能、合作共赢、成就客户。”杨霖霖说:“匠心卓越,我们弘扬工程师文化和工匠精神,倡导敬业奉献、脚踏实地、一丝不苟、精益求精。创新赋能,我们鼓励有价值的创新,倡导以科技创新赋能高质量的绿色、可持续发展。合作共赢,我们保持开放的心态,倡导与各相关方协同发展、合作共赢,并注重员工幸福感的持续提升。成就客户,我们坚持以客户为导向,倡导洞悉客户需求、解决客户问题、成就客户价值。”有匠心卓越的产品,有创新赋能的产品,有合作共赢的气魄,有成就客户的团魂。我们可以看出杨霖霖和她的团队时刻在准备着,无惧挑战。
而杨霖霖也指出他们优势体现在坚持技术创新和坚持市场导向:“一、坚持技术创新。在推进液流储能技术研发方面,我们团队先后攻克了电池设计、电池密封、电池自动化制造工艺、系统集成等一系列关键技术瓶颈,实现电堆、系统集成核心材料的全部国产化,并先后参与制定《全钒液流电池系统设计导则》等行业、企业标准14项。依托技术创新,公司进入了行业第一梯队。二、坚持市场导向。在产品的市场应用层面,我们坚持以市场需求来布局整体的产品研发,其中包括电堆、电池管理控制系统的开发和终端产品的设计。从2013年我们团队研发的第一台10千瓦样机,用于上海市科委重点支持的分布式微电网项目示范应用当中。后来我们逐步在原来研发的基础上开发出25千瓦、32千瓦、65千瓦的全钒液流电池系统产品,产品应用项目覆盖多个应用场景,从发电侧,到网侧,到典型的用户侧都有覆盖,并且已出口到日本、西班牙、澳大利亚等多个海外市场。”上述介绍中,杨霖霖列举出了一个个的数字、一系列的实绩,而非空谈,这大概为什么她的身上散发着一种由内而外的自信与从容。
未来的发展方向:两个持续一个坚持
在公司的未来的发展方向上,杨霖霖透露电气储能将持续提高产品的综合性能,致力于研发更高功率的电堆,以满足不断增长的项目需求。同时,他们还将继续推进容量在线恢复技术、热管理技术和新型液流电池技术的研发,以降低产品的电力成本,更好地满足市场需求。公司还将持续开拓市场需求,为不同领域的储能需求提供解决方案。随着全球能源转型,可再生能源的渗透率提升带动新型储能的发展,特别是可再生能源大基地的建设带动长时储能的应用,更多百兆瓦级别储能项目进入市场,液流电池行业将很快进入规模化发展阶段,她强调,公司将陆续发布更多市场项目进程。另外,公司也将坚持资本赋能企业发展。党的二十大报告提出,“深化国资国企改革,加快国有经济布局优化和结构调整,推动国有资本和国有企业做强做优做大,提升企业核心竞争力”。近年来,资本市场已成为推动国企改革的重要平台。从电气储能的融资情况来看,公司从成立来先后完成了天使轮,Pre-A轮融资,A轮融资正进入闭环阶段。通过资本的赋能,他们将不断完善公司治理机制、优化国有企业资产结构、健全国资流通渠道。
“术业有专攻”的个性 成就了杨霖霖和电气储能
局势看得深广,优势清晰,方向明确,这一切离不开杨霖霖个性的魅力。她始终坚持“术业有专攻”。电气储能是一家科技型企业,在储能领域,杨霖霖和团队专注于液流电池技术研发和产品应用研究十几年:“在过去多年研发过程中,自身以及带领的团队努力在专攻领域做到极致,也收获了很好的成长,未来我们也将继续深耕液流储能,助力国家双碳目标的实现。”而且在不同的角色中,她有着鲜明的使命感和信念感。作为储能行业的建设者,她希望能够和团队一起积极推动液流储能技术、政策与市场体系搭建,能够积极推动我国液流储能行业发展的产业化、商业化、国际化;能够积极推动液流储能产业链条中的科技创新、产品创新、市场创新,协同协作共谋发展,不断提升储能产业的核心竞争力,助力国家双碳战略目标的实现。