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2023年液流电池产业关键元年!

日期:2023-10-19    来源:储能

国际储能网

2023
10/19
09:40
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关键词: 开封时代 液流电池 储能企业

与锂离子电池相比,液流电池具有安全性高、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,被认为是大规模储能技术的首选技术之一。在众多的液流电池种类中,目前商业化进程更快的为全钒液流电池。全钒液流电池是一种以金属钒离子为活性物质的液态氧化还原可再生电池。全钒液流电池是以+4、+5价态的钒离子溶液作为正极的活性物质,以+2、+3价态的钒离子溶液作为负极的活性物质,分别储存在各自的电解液储罐中。

在性能方面,全钒液流电池能够实现毫秒级充放切换响应,可以达到20000次的循环使用寿命。由于全钒液流电池的正负极材料都是液态的水系电解液,通过膜材料将两种液态材料隔开,从而避免了传统电池中因为易燃材料的使用而带来的热失控和安全隐患;具有本征安全性,基本不存在起火爆炸风险。

国内某液流电池企业负责人表示,基于全钒液流电池15年生命周期的条件,目前全钒液流电池的lcoe度电成本(平准化度电成本)在0.4元/kWh左右,略高于锂电的0.35-0.4元/kWh,但如果未来电网调度的容量增加,全钒液流电池的度电成本有望优于锂电池。

01.大项目接连不断

2023年是钒液流电池商业化进程的关键时期,众玩家积极布局,相关项目签约、落地、投产等加速推进。7月11日,北京建龙重工集团与承德市人民政府、昆仑万维签署全钒液流储能电池制造项目战略合作框架协议。双方将开展高纯钒、电解液、钒电池系统集成等项目的合作,共同发展全钒液流储能电池产业,拟携手打造“中国钒谷-国家全钒液流电池储能产业基地”。

7月6日,总投资约16亿元、西南地区容量最大的全钒液流储能电站示范应用项目落户攀枝花。项目由攀枝花钒钛高新区与攀枝花中电投新能源有限公司签约,拟投资建设100MW/500MWh全钒液流储能示范电站。该项目是世界级钒钛产业基地、全国重要清洁能源基地建设重点支撑项目。

7月3日,总投资约15亿元、四川省首个100MW/400MWh全钒液流储能示范电站项目落户内江。项目由内江市人民政府与国家电投集团四川电力有限公司签约,预计2024年6月建成并网运行。该项目是国家川渝能源一体化应急调峰基地建设战略支撑项目。

6月27日,永泰能源所属张家港德泰储能装备有限公司举行1000MW全钒液流储能装备制造基地(一期300MW)开工暨德泰储能研究院揭牌仪式。一期工程拟建设产线规模为年产能300MW,工期12个月,预计2024年下半年投产。

更早之前,林源集团于今年4月宣布总投资超 300 亿元,大手笔布局全钒液流电池,陆续与辽宁朝阳、甘肃金昌、内蒙古乌兰察布等地签订开发投资协议,共同拓展全钒液流储能系统全产业链布局。

今年1月,上海电气储能公司与安徽巢湖经开区签约,该项目总投资3亿元,拟建设1GWh储能液流电池生产线;山西省首个全钒液流电池光储充一体化示范项目竣工仪式在朔州举行,该项目是全国首个校园场景的全钒液流电池并网示范项目。

值得注意的是,全钒液流电池项目也受到了各路资本的热捧。6月30日,山西国润储能科技有限公司完成了近2亿元人民币A轮融资,将主要用于全钒液流储能电池和全氟离子膜两大核心产品的研发及落地等。在此之前,该公司于去年8月完成了超5000万元的天使轮融资。

除此之外,今年以来,北京星辰新能科技有限公司宣布完成Pre-A轮融资;艾博特瑞能源科技(苏州)有限公司获得数千万元天使轮融资;大连融科储能集团股份有限公司完成超 10 亿元 B+ 轮融资。

02.快速增长的市场需求

在碳中和的趋势下,电网对于长时储能系统技术的需求会更迫切。短时储能不能满足电力系统跨天、跨月、乃至跨季、跨年的储能需要,难以解决峰谷时期供需匹配的经济性问题。这就需要建设储能时长在4小时以上的长时储能技术。

根据预测,到2040年全球长时储能累计装机容量可达1.5~2.5TW,到2050年,长时储能储电量将占全部储电量的95%。在长时储能的场景下,液流电池的潜力非常大,2023年会是液流电池产业转折的关键一年。

特别值得一提的是,不同于锂电池的原材料,高度依赖进口,中国钒资源非常丰富。数据显示,当前全球范围内已经探明的钒矿总金属储量约为2200万吨,其中中国的钒矿总金属储量约为950万吨,大概占到了全世界已探明储量的43%,位居第一。

未来全钒液流电池有望成为一类重要的新型储能技术,预计2025年/2030 年国内全钒液流电池储能装机空间或将超过10GWh/90GWh。而浙商证券预计到 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%。

2023年7月17日,天府储能与东方电气集团东方汽轮机有限公司联合研发制造的120kW/240kWh全钒液流电池储能系统,在四川德阳市高新技术产业园顺利通过并网测试。钒电池储能系统各项技术指标达到预期设计要求,直流侧充放电能量效率达到80%。

该120kW/240kWh全钒液流电池储能系统,是东方电气集团东方汽轮机有限公司本部园区综合能源利用研究与示范项目的重要组成部分之一。它与1MW光伏和快慢充电桩共同组成了园区光储充示范项目,对该项目的稳定运行起到了关键性的作用。

此次研制的120kW/240kWh全钒液流电池储能系统,在设计上采用了双方联合研发的业内最高功率等级的高性能电堆(额定功率:60kW,最大功率80kW)。60kW高功率电堆的成功研发和落地量产,将有助于显著降低钒电池成本,推动钒电池规模化应用。该全钒液流电池储能系统,在功能上实现了有效的平抑波动,具备动态吸收和释放功率的能力,完成了对光伏发电的平滑出力。同时,系统可根据调度下发曲线控制储能出力,削峰填谷,通过通讯方式远程接受指令,实现充放电运行。

120kW/240kWh全钒液流电池储能系统的顺利并网,为后续全钒液流电池的持续优化、升级积累了宝贵的数据和经验,为后续双方合作打下坚实基础。

电投能源:计划在赤峰建设16.25MW/65MWh磷酸铁锂+0.25MW/1MWh全钒液流电池混合储能系统项目电投能源(002128.SZ)发布公告,公司拟对电投能源(赤峰)有限责任公司增加注册资本,并投资建设国家电投赤峰高新区红山产业园11万千瓦风储绿色供电项目。拟将该公司注册资本由450万元增加至1.56亿元。

据悉,电投能源(赤峰)有限责任公司成立于2023年3月21日,由内蒙古电投能源股份有限公司与赤峰市城市建设投资(集团)有限公司按照90%:10%股比共同出资设立,注册资本450万元。

该项目总装机容量110MW,建设16台单机容量为6.25MW的风电机组和2台单机容量为5.0MW风电机组;配置储能功率为16.5MW、储能电量为66MWh的磷酸铁锂电池(16.25MW/65MWh)+全钒液流电池混合储能系统(0.25MW/1MWh);建设66kV升压站一座,安装2台55MVA主变。项目总投资7.67亿元。

公告显示,该项目本阶段电价按0.288元/千瓦时,发电小时数为2780小时(考虑4.34%弃电量)进行经济评价,项目投资回收期(税后)为13.09年,资本金财务内部收益率为8.13%,全投资收益率为3.83%,符合公司相关标准。

内蒙古蒙东液流储能科技公司一期年产300MW液流电池电堆生产线投产

盛夏七月,骄阳似火。与天气一样火热的,是项目生产所掀起的滚滚热浪。在内蒙古蒙东液流储能科技有限公司4.5GW液流电池电堆生产集成能力及全产业链项目现场,一期首条年产能300MW液流电池电堆全自动化生产线已正式投产。

“我们下线的产品是型号为EF-036液流电池电堆,它的额定功率是16KW,它也是入选了2023年内蒙古自治区新能源装备优选推荐蒙东地区唯一的储能装备。”内蒙古蒙东液流储能科技有限公司总经理窦睿说。

内蒙古蒙东液流储能科技有限公司作为开发区打造新能源装备制造产业集群的重点项目,于去年10月引入开发区,总投资20.5亿元,项目分三期建设,整个项目预计2026年底建成投产,届时可实现年销售收入200亿元。当前,一期首条年产能300MW液流电池电堆全自动化生产线的正式投产,不仅为开发区建设储能产业基地、打造风光储氢氨一体化零碳产业园注入强劲动能,也标志着开发区发展储能装备产业迈出了重要一步。

“我们下线的液流电池电堆,它也是内蒙古自治区首台业务电池电堆的产品下线,它也在预示着我们液流储能科技有限公司在通辽市乃至整个蒙东地区的产业落地走出了第一步。未来我们会以此为契机,抓住机遇,加快发展,将整个液流电池系统的产业链在通辽完整落地。”内蒙古蒙东液流储能科技有限公司总经理窦睿说。

企业发展,不仅看重良好的营商环境,也看重当地的资源环境。开发区依托丰富的资源优势,持续推动规划引领、优化空间布局,从全局性、前瞻性、战略性角度科学谋划新能源装备制造产业延链、补链、强链的方向和路径,一批规模大、能级高、带动力强的新能源项目纷纷上马,新能源装备制造业蓄能起势。同时,开发区所提供的标准厂房、配套设施、要素保障、政策扶持,也吸引了更多上下游企业投资布局,全面促进开发区绿色低碳转型发展。

“我们计划总投资应该是在50亿元左右,携手液流储能科技公司共同在通辽市投资全钒液流储能电池全产业链、风光储一体化新能源发电项目。我们认为开发区营商环境包括政府的支持力度、产业链上的配套,对我们落户开发区是非常有信心的。”山东水发清洁能源股份有限公司副总经理王昊说。

立足新发展阶段,开发区紧跟“双碳”战略步伐,加快推动新能源装备制造业扩能提质,坚持目标引领,扩大产业发展规模,突出补链延链,大力发展配套产业,强化招大引强,夯实产业发展基础,推动能源优势加快转变为经济优势、产业优势和发展优势。目前,开发区已引进天恩能源、液流储能、水发能源、英利能源、天楹储能等10余家新能源企业纷纷入驻,新能源装备制造产业集群已初具规模,将成为推动开发区产城融合高质量发展的绿色引擎。

03.“建设一个可以媲美宁德时代公司的开封时代。”

2022年8月,河南省委书记楼阳生对着开封时代新能源科技有限公司(简称开封时代)的一众高管们说,要有这样的雄心壮志。

开封时代,顾名思义,自这家公司的创办者为其命名之始,就饱含了一种深深的期望。

宁德时代,享誉全球的锂电池行业龙头,从2011年成立至今,十二年间一路狂飙,站在了锂电池行业之巅。福建省宁德市这座小城也在很大程度上因之迎来了历史性的嬗变。

宁德时代的成功必然有多方面的原因,作为钒电池领域的行业新秀,2021年5月成立的开封时代,将靠什么来支撑起这一雄心?

04.后来者居上之势?

一家钒电池企业从创立到投产,需要多久?开封时代给出的答案是:8个月。

2021年4月26日,平煤神马集团和开封市委、市政府相关领导赴中科院大连化学物理研究所,签订了技术许可协议;

2021年5月13日,开封时代正式注册成立。

2021年7月10日,厂房正式动工,12月7日,首台电堆下线。

在不到8个月的时间里,开封时代完成了签约、开工、投产的一系列大事件,可谓“神速”。

在工厂顺利投产之后,开封时代立马将工作重点转向全钒液流电池MW级系统的研发和建设。

2022年6月11日,开封时代6MW/24MWh全钒液流电池储能示范电站项目一次性运行成功,意味着该公司成为全国第3家、全球第5家、河南省唯一掌握全套全钒液流电池生产技术的企业。

目前,开封时代已具备300兆瓦/年全钒液流电池储能系统产能,规划2025年之前完成3吉瓦/年全钒液流电池产线建设和全产业链配套,带动周边配套形成千亿级储能产业集群。

进入2023年,开封时代建成了平顶山24MW/96MWh全钒液流电池安全生产保障储能电站项目;其申报的“新一代全钒液流电池储能关键技术及产业化”项目获重大科技专项支持,获得支持资金近2000万元;并于近日签约榆中县300MW/1200MWh全钒液流独立共享储能电站项目,总投资16亿元……

纵观钒电池领域其他主要企业的发展历程,开封时代的发展速度,似有后来者居上之势。

技术的根基,玩钒电池,技术是根基。

开封时代作为一家新入行者,首先要解决的就是技术问题。

在开封时代的官网上,中科院大连化物所研究员张华民被列为其首席科学家。

张华民是我国钒电池领域的权威技术专家,他出生于1955年,此前曾赴日留学,获得九州大学工学硕士和博士学位,2000年,他作为中国科学院百人计划人才回国到大连化学物理研究所工作。

张华民带领研究团队在液流电池关键材料、核心部件、储能系统设计集成、控制管理等方面都取得了国际领先的成果,在液流电池领域获得国家授权专利280余件,国际专利30余件,形成了完整的自主知识产权体系。

据悉,开封时代从中科院大连化学物理研究所引进了电堆的基础生产技术,如何自动化、智能化、低成本、规模化生产电堆,则要靠自己的团队自行开发。

公开信息显示,开封时代的研发团队从426研究所最初的3人小组,已发展至人数超过3位数,其中包括50多位博士、硕士,拥有的研发设备总值7000多万元,还拥有四千平方米精密实验室、300多亩中试基地、2.7万平方米生产车间,集研发、生产和销售于一体的综合性团队已经形成。

通过自主创新,该团队成员累计申请专利71项,其中发明专利39项,实用新型专利32项。已授权发明专利3项,实用新型专利20项,在审中专利48项。

该公司研发团队称,全钒液流电池储能系统需要近50种配套零部件,其中三大核心部件的生产技术已经掌握。未来,开封时代将继续围绕提升产品的技术和性能发力,优化电池的性能、提高电流的密度、不断降低成本。此外,优化电站的各个系统、突出产品的差异化也是其下一步的发展目标。

05.国资背景:优势还是劣势

从股权结构上来看,开封时代是一家国资控股的国有企业。

开封时代股权架构

工商信息显示,开封时代的控股股东及间接持股企业包括了开封市国有资本投资运营集团有限公司、开封国有资产投资经营集团有限公司、开时国投股权投资基金有限公司、中国平煤神马控股集团有限公司等多家国有资本、国有企业。

如此看来,在钒电池的技术研发和产品制造领域,开封时代还是头一家国有企业,即便将之放大到整个电化学储能领域,也不多见。

在管理运营上,开封时代以平煤神马集团开封炭素研究院为班底成立,开封时代的董事长范新川系中国平煤神马集团科技创新管理部总监。

诚然,国资有国资的优势,开封时代快速成长的背后有着国资的助力。

例如,在其成立之初,开封国有资产投资经营集团有限公司投入资金约3亿元,帮助解决开封时代项目建设用地、厂房搭建等相关基础配套设施建设,确保了项目建设的速度和质量。

但在技术密集、快速发展的钒电池行业,在一般人看来在体制机制上不够灵活的国企能否适应这一新兴市场要求的高效率、快节奏,目前还有待进一步的观察。

但至少从成立至今这两年多的发展来看,开封时代给外界的感觉更像是一个充满生命力的“少年”。


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