液流电池技术、产业、标准现状

一、技术情况

1、基本原理

(资料图片)

1985年，新南威尔士大学的 Maria Skyllas-Kazacos团队首创全钒液流电池。液流电池是一种新型、绿色的电化学储能电池，其正极和负极电解液分别存储在储液罐内，通过循环泵推动电解液进入电堆，其中的活性物质在离子传导膜两侧的多孔电极上发生电化学反应。

2、系统构成

液流电池系统主要由电堆、电解液循环系统、电池管理系统（BMS）、电池储能系统（BSS）、功率转换系统（PCS）等部件构成，其中，电堆是液流电池系统的核心部件，由集流板、双极板、密封垫、电极框、电极、离子传导膜、绝缘板等零部件组成。

3、产品分类

根据电解液种类，及当前技术成熟度及应用情况，全钒、铁铬、锌基等电解液是主要技术路线，其中全钒技术成熟度最高。

全钒液流电池的电流密度达到300mA/cm2，已实现了500kW储能模块的系统集成设计，可满足100MW级液流电池储能电站建设及新型储能市场对GW级标准模块化储能系统的工程需求。

铁/铬液流电池堆产品已涵盖2.5kW、30kW、45kW等多种型号，可根据项目实际需求，为用户提供安全与经济性兼备的集装箱模块化或大规模厂房式的储能配置。

面向分布式能源的锌基液流电池技术，突破了锌基液流电池关键材料制备和电堆制造技术，形成了覆盖5kW、10kW、30kW级不同功率规模的用户侧锌基液流电池系统应用示范。

二、产业现状

1、产业链现状

液流电池产业链上游主要涉及资源开采与冶炼，中游则进行液流电池储能系统的设计与制造，包括功率单元(电堆)与能量单元(电解液)两大部分，下游主要为储能项目的开发和运营。

全钒液流电池。上游材料包括五氧化二钒、聚合物材料、硫酸、碳材料以及各类辅材等，其中钒矿及其加工业处于核心地位。钒电池电解液是钒电池的关键材料之一，直接影响钒电池的储电能力，对4小时储能系统，电解液占储能系统总成本的50%、而对10小时储能系统，电解液占总成本的70%。

2、企业现状（部分）

国内众多科研院所、制造企业均已进军液流电池行业。液流电池系统研发及生产制造主要企业包括：

全钒液流电池：大化所、大连融科、上海电气、寰泰能源、北京普能、四川伟力德、开封时代、陕西华银、中钠储能等。

锌基液流电池：大化所、江苏恒安、陕西华银等。

铁/铬液流电池：北京和瑞、中海储能、西融科技等。

3、项目现状（部分）

我国已实现了多套MW级以上液流电池储能系统集成与应用示范，随着技术不断深入研究，我国液流电池产业链供应链不断完善，近年来，越来越多的技术路线和企业进入到液流电池领域，液流电池产业规模不断扩大。

目前，全球最大的兆瓦级全钒液流电池储能调峰电站（100MW/400MWh）、全球最大容量的兆瓦级铁铬液流电池储能示范项目（1MW/6MWh）已成功投运。

此外，运行十年以上的全钒液流电池储能系统，包括卧牛石风电场（5MW/10MWh）自2012年投运至今，金风科技亦庄（200kW/800kWh）自2012年投运至今，均安全稳定运行。

从当前典型案例来看，储能市场均大于4小时。

4、成本分析

相比锂离子电池，液流电池初始投资较大，但按照长时储能的有关要求，大于4h的液流电池系统全生命周期投资优势明显，且液流电池初始单位投资随着储能时长的拉大而摊薄，在长时、大容量储能领域具有突出优势。

储能时长为4h的全钒液流电池系统，初次投资成本为3000元/kWh，使用15年以上电池系统报废后，如果电池系统废金属残值估值为300元/kW，电解液残值按70% 估算为1050元/kWh，故电池系统的残值为1125元/kWh，实际成本约为1875元/kWh。

对于储能时长为10h的全钒液流电池储能系统，初始投资成本为2100元/kWh，使用15年以上电池系统报废后，电池系统废金属等残值估值为300元/kW，电解液残值按70% 估算为1050元/kWh，故电池系统的残值为1080元/kWh，实际成本仅为1020元/kWh。下图为全钒液流电池不同时长初始投资成本示意图。

三、标准现状

1、标准体系

依托能源行业液流电池标准化技术委员会（NEA/TC23）、全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会（SAC/TC342）等标准化技术组织，开展了液流电池领域标准体系建设、关键标准制修订、国际标准化等工作，一定程度上满足并支撑了我国液流电池技术及产业发展。

结合液流电池标准化发展现状，在原有液流电池标准体系重视产品及上游零部件的基础上，进一步扩大液流电池的供应链及产业链范围，液流电池标准体系框架。

截至目前，液流电池现有国际标准3项、国家标准5项，行业标准26项；在研国家标准计划1项，行业标准计划3项，团体标准3项，已初步建立了满足我国液流电池技术及产业发展的标准体系。

2、关键标准

依据标准体系的覆盖范围，结合液流电池技术发展现状及产业发展需求，近年来，开展了包括液流电池系统设计安装、性能测试、系统安全、回收利用、关键零部件等方面关键标准制修订工作，覆盖液流电池上下游·产业链各相关方。具体如下：

设计安装方面，已有GB/T 41986-2022《全钒液流电池 设计导则》、NB/T 42145-2018《全钒液流电池 安装技术规范》、NB/T 11066-2023《锌基液流电池 安装技术规范》。

性能测试方面，已有GB/T 32509-2016《全钒液流电池通用技术条件》、NB/T 42135-2017《锌溴液流储能电池通用技术条件 》、NB/T 10459-2020《锌镍液流电池 通用技术条件 》、《铁-铬液流电池通用技术条件》（能源20210225）、GB/T 33339-2016《全钒液流电池系统 测试方法》、NB/T 11064-2023《锌基液流电池系统 测试方法》等。

系统安全方面，目前已有GB/T 34866-2017《全钒液流电池 安全要求》、NB/T 11065-2023《锌基液流电池 安全要求》等。

回收利用方面，目前已有NB/T 11063-2023《全钒液流电池用电解液 回收要求》。

3、国际标准化

国际标准化组织对口方面，液流电池标准化工作为IEC/TC21国际电工委员会二次电池和电池组和IEC/TC105国际电工委员会燃料电池合作成立的IEC/TC21/JWG7国际电工委员会液流电池联合工作组，目前已组织制定了3项国际标准，并于2020年正式发布。

IEC 62932-1 《固定式液流电池能源系统 第1部分：术语和通用要求》（Flow battery systems for stationary applications - Part 1 General aspects, terminology and definitions）。

IEC 62932-2-1《固定式液流电池能源系统 第2-1部分：性能通用要求和试验方法》（Flow battery systems for stationary applications - Part 2-1 Performance general requirements and test methods）。（我国自主制定）。

IEC 62932-2-2 《固定式液流电池能源系统 第2-2部分：安全要求》（Flow battery systems for stationary applications - Part 2-2 Safety requirements）。

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