财通社上周在分析【热点解析】华为边缘业务全线收缩关闭,数字能源成唯一扩张业务 “任正非喊话:数字能源成为华为唯一扩张业务”这一事件时曾提到,储能是华为数字能源重点发力的领域之一。同时在“双碳”这一大逻辑下,电力存储甚至成为清洁能源发展的决定性保障因素。
最新消息传出,华为数字能源技术有限公司副总裁张峰、广西联储新材料科技有限公司等一行,到液流储能科技有限公司考察洽谈新能源产业合作事宜。值得注意的是,张峰表示华为公司一直密切关注液流电池产业领域发展,从产业合作及投资角度来讲,液流储能公司的技术实力、技术路径、实施方案详实周密,具有很强的可操作性。
除了行业层面有科技巨头的高调看好外,在政策端不久前也传出利好消息,科技部等九部门也发表文件,表示支持研发包括液态和固态锂离子电池储能、钠离子电池储能、液流电池储能等高效储能技术。
其市场空间广阔,根据美国能源部于2020年12月发布的《储能挑战路线图(2020)》报告,报告称2020年全球液流电池的年装机容量仅接近10gwh。据估计,到2030年,世界液流电池的年装机容量预计将达到69gwh,占全球150gwh总量的46%。
液流电池是什么?
液流电池,又名氧化还原电池,属于一种活性化学物质储存在液态化电解液中的二次储能电池处理技术。由于安全性高、寿命长,被认为是大规模储能技术的首选技术之一,甚至关系到未来千亿储能市场主流方案的抉择。
从自身特性来看,其主要优势包括:
1:储能和放电容量灵活
通过液流电池储能,只需要增加电解液,就可以在无需拆卸的情况下增加储能能力。并且,仅仅通过增加单片电池的数量和电极面积,即可增加液流电池的功率。而通过增加电解液的体积或提高电解液的浓度,即可任意增加液流电池的电量,可达百兆瓦时以上。
2:足够的安全性
由于液流电池是将能量储存于水性电解液中,且能量转化不依赖于固体电极,因此几乎没有燃烧爆炸的风险。
3:循环寿命长
与锂离子电池相比,液流电池具有循环寿命长、电解液可循环利用、生命周期性价比高、环境友好等诸多优势。由于液流电池的正、负极活性物质只分别存在于正、负极电解液中,充放电时无其它电池常有的物相变化,可深度放电而不损伤电池,电池使用寿命长。
原本,电池市场中,锂电池因为被广泛应用在手机、家电、新能源车备受瞩目。但在大规模储能方面,锂电池遇到了瓶颈。最直接的表现体现在政策端,6月29日,国家能源局综合司发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》其中明确提到:中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池(主要来自于锂电池)。政策端对储能安全性要求的进一步调高,也让液流电池的发展空间得到进一步提升。
根据电解液中活性物质的不同,液流电池可以分为全钒液流电池、铁铬液流电池、锌基液流电池等。从当前情况来看,前两个技术路线是目前国内的主流方案。
全钒液流电池,全称为全钒氧化还原液流电池,也是国内技术最成熟、商业化程度最高的液流电池技术路径。一方面,从原料储备来看,我国是钒资源大国,储量居世界首位。市场空间方面,浙商证券预计到2025年中国钒液流电池储能将新增14.2GWh,装机功率3.5GW,渗透率20%,对应市场规模297亿元,2021-2025年年复合增长率为92%。研究机构EVTank预计2025年钒电池新增规模将达到2.3GW,2030新增量将达到4.5GW,届时钒电池储能项目累计装机量将达到24GW,当年新增市场规模将达到405亿元。
铁铬液流电池,也是主流路线。虽然能量密度略低,但具有成本优势。其主要原材料是廉价的铁和铬,来源广、供给足,价格远低于金属钒。同时,相比其他液流电池,铁铬液流电池的运行温度更加宽泛,电解质溶液可在-20℃-70℃全范围启动,广泛适用于我国各区域城市。比较核心的优势还包括,铁铬液流电池的电解质溶液是含铁盐和铬盐的稀盐酸溶液,毒性和腐蚀性相对较低,具有较好的环境友好性。据不完全统计,2022年上半年国内备案储能项目26322MW,长时储能(4小时以上)占比明显提升,以近期新疆公布的第二批市场化风光项目清单为例,电网消纳项目均为长时储能,截止目前明确使用铁铬液流电池装机量已达11MW。
而锌基液流电池,目前中国的商业化进展稍稍落后于国外。从特性来讲,锌基液流电池具有较高的能量效率,较低的材料成本。不过,锌基液流电池在长循环过程中,电解液中的反应物离子更容易扩散至电极表面的凸起处,形成锌枝晶,锌枝晶的不断生长会刺破隔膜,最终导致电池短路失效。因此,锌基液流电池必须解决锌枝晶形成和生长的问题,才能实现真正的应用。中科院旗下金属研究所对锌基液流电池研究取得进展,有效解决锌基电池长效循环问题。
市场方面,全球最大的液流电池储能电站有望商业化运行。大连液流电池储能调峰电站已实现并网和充电,当前正进行最后的电池单体调试和系统整体调试阶段,该电站作为国家能源局批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目、全球最大的液流电池储能电站,预计将在今年9月底投入商业运行。
相关产业链标的:
双杰电气:公司在全钒液流电池储能方面进行了研发布局,尚未形成成熟的产品和业务。公司与华为在光伏逆变器和优化器等方面产品合作和市场推广。公司自行研发的光储充一体化充电站适合多种车型,包括安装麒麟电池的车型。
攀钢钒钛:在液流电池领域,攀钢钒钛的主要产品为钒电池所使用的电解液,它是钒电池系统容量组件的主要组成部分。公司曾通过投资者互动平台披露,其托管了一条电解液试验线,掌握钒电解液的生产技术,并已销售少量钒电解液应用于储能项目中,同时具备继续扩大钒电解液生产规模的实力。
新天绿能:公司目前以市场引进技术的同时通过与其他单位合作的方式开展全钒液流电池储能技术的研究工作。公司投资建设了河北丰宁东梁储能一期项目,该项目装机容量100MW,同时采用了全钒液流电池储能技术,储能容量为2MW/8MWH。