日前,国家发改委、国家能源局、国家数据局三部门印发的《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》为液流电池等储能方式提供了明确的政策支持,有助于引导资金和资源向液流电池技术倾斜,促进其研发和应用,为技术进步和产业升级创造有利条件。
目前,我国液流电池储能已形成完整产业链,产业已逐步从探索培育期迈向发展推进期。其中,最具代表性的当属全钒液流电池。
全钒液流电池产业发展至今,已经形成了“上游材料+中游电池制造(技术开发及产品集成)+下游应用”的全产业链。上游原材料主要包括五氧化二钒、盐/硫酸、电极、双极板、离子传导膜以及其他零部件。中游电池制造将原材料加工成电解液、电堆等核心部件,并进行电池系统集成。下游应用为储能,集中在发电侧、电网侧、用电侧。液流储能公司通过全产业链的资源整合和自有上游原料的生产构建起了企业的核心竞争力。
目前,钒资源主要集中于中国、澳洲、俄罗斯和南非。据公开资料显示,中国的钒资源储量约占全球39%,产量约占全球68%,为全钒液流电池产业的发展提供了良好的资源基础。当前,1kWh 电解液大约使用 8-9 公斤五氧化二钒,1GWh全钒液流电池约使用0.8~0.9万吨,约当前年度全球产量的10%。因此,如果全钒液流电池未来有所放量,上游钒资源需求将会持续扩大。液流储能公司的钒资源分别与钒钛磁铁矿公司五江集团和化工上市公司山东海化(000822.SZ)合作,电解液与化工上市公司山东海化(000822.SZ)合作。电堆的核心材料包括集流板、双极板、离子传导膜及其他零部件等。液流储能公司的电堆核心材料自有研发团队,其中离子传导膜实现了革命性突破,用多孔离子传导膜全面代替了全氟磺酸质子交换膜,这一突破使我们的材料成本大幅降低。
目前,一些以碳、石墨为基材做复合材料的企业和生产燃料电池双极板的企业正逐渐拓展液流电池双极板业务。
电池制造是全钒液流电池产业链的核心环节之一,其中电解液制造与电堆集成是电池制造的核心环节。电池制造企业需要具备先进的生产工艺和技术水平,以确保电池的性能和质量。目前,液流储能公司拥有电池系统的全链产线,同时掌握全钒和铁铬两大液流电池的关键核心技术。液流储能公司自主研发的盐酸基全钒液流电池系统,是全球第一台盐酸基全钒液流电池技术产品,具有能量密度高、导电性高,温控成本低、材料成本低“两高两低”显著优势。通过上海电科院的第三方型式检测,电堆及盐酸基电解液通过-35℃到65℃高低温验证,在满容量利用率下恒功率充放电,电堆能量效率>83%。目前,在全钒液流电池的下游应用中,发电侧及电网侧应用是主流方向。从与其他路线的竞争而言,未来液流储能电池的发展方向主要在发电侧的联合新能源进行调峰并提供辅助服务、电网侧的延缓输配电设备扩容以及用户侧的峰谷套利。在发电侧的新能源部署下,国家发改委、能源局之前发布了《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》,提出超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15%的挂钩比例(时长4h以上)配建调峰能力,按照 20%以上挂钩比例进行配建的优先并,其中4h以上的储能市场要求给了液流电池很大的发挥空间和应用可能性。目前,公司已完成了4个发电侧的项目建设,有:①中核郯城1MW/4MWh储能电站项目;②华电国际莱城发电厂1MW/6MWh铁铬液流储能电站;③国家电投诸城1MW/6MWh液流储能示范项目;④阳光电源台儿庄台阳二期1MW/2MWh全钒液流储能项目。电网侧长时储能需求因电网稳定而较少。液流电池在世界范围内主要部署场景也在这方面,通过部署4小时以上储能电站提高整个电网系统的稳定性。同时,对于延缓输配电设备扩容也是液流电池适用的应用场景,只是中国电网的高度稳定性使该应用场景较为少见。
用户侧长时储能需求主要来自峰谷套利,能够获得盈利的储能应用方向,其商业模式也比较明晰。长期来看,随着新能源发电占比越来越高,该方向也将成为液流电池的重要应用和发展方向。目前,公司已完成了1个用户侧的项目建设,山东海化1MW/4MWh盐酸基全钒液流电池储能电站。