2024全钒液流电池储能技术

全钒液流电池储能技术2024全钒液流电池储能技术20241报告目录长时储能及全钒液流电池（VRB,VanadiumRedoxFlowBattery)储能技术简介全钒液流电池储能行业概况北京普能全钒液流储能技术发展与商业模式的探索21报告目录长时储能及全钒液流电池（VRB,VanadiumRedoxFlowBattery)储能技术简介全钒液流电池储能行业概况北京普能全钒液流储能技术发展与商业模式的探索2•随着新能源装机的快速发展，四小时以上的长时储能需求越来越迫切。•因此《实施方案》要求结合各地区资源条件，以及对不同形式能源需求，推动长时间电储能、氢储能、热（冷）储能等新型储能项目建设，促进多种形式储能发展，支撑综合智慧能源系3月21号《“十四五”新型储能发展实施方案》统建设。•••随着新能源装机的快速发展，四小时以上的长时储能需求越来越迫切。•因此《实施方案》要求结合各地区资源条件，以及对不同形式能源需求，推动长时间电储能、氢储能、热（冷）储能等新型储能项目建设，促进多种形式储能发展，支撑综合智慧能源系3月21号《“十四五”新型储能发展实施方案》统建设。•••大力加强技术成熟的抽水蓄能电站建设；积极支持新型储能规模化应用；2030年公司经营区抽蓄电站装机由目前26.30GW提高到100GW、电化学储能由3GW提高到100GW。(双百目标）----22年02月23日《人民日报》刊发国家电网董事长、党组书记辛保安署名文章长时储能的装机容量在2040年预计达到1.5至2.5TW这将达到当今全球累计部署的总储能容量8到15倍长时储能委员会长时储能的装机容量在2040年预计达到1.5至2.5TW这将达到当今全球累计部署的总储能容量8到15倍长时储能委员会于2021年底在COP26峰会上成立，致力于在全球范围内部署长时储能系统以加速能源系统的脱碳。5优点全钒氧化还原液流电池工作原理从千瓦级到兆瓦级灵活地配置，方便快速地扩建。可快速、频繁、大电流的充电和放电，且深度充电和放电不损坏电池充放电循环次数可达10,000次以上(100DOD）钒电解液可完全循环利用，无环境污染。安全，常温常压运行、主动的热量管理，无起火或爆炸的风险钒的储量丰富，资源供应充足缺点能量密度较低于锂电池VS9/12/20225优点全钒氧化还原液流电池工作原理从千瓦级到兆瓦级灵活地配置，方便快速地扩建。可快速、频繁、大电流的充电和放电，且深度充电和放电不损坏电池充放电循环次数可达10,000次以上(100DOD）钒电解液可完全循环利用，无环境污染。安全，常温常压运行、主动的热量管理，无起火或爆炸的风险钒的储量丰富，资源供应充足缺点能量密度较低于锂电池VS9/12/2022抽水蓄能VRB-ESS®LiB压缩空气23V50.943Li6.941CAES北京4.16储能电站爆炸2021年7月30号,特斯拉锂电池储能工厂爆炸。6循环寿命无限3000-8000无限不受季节限制可用容量100%80%100%100%安全性本质安全火灾风险本质安全本质安全可回收性100%需要负责处置无无规模水平GWh项目百MWh项目GWh项目百MWh项目储能市场>4hours1-4小时>4hours>4hours效率75-80%80-95%75-80%40%-55%（非绝热系统）60%-70%（绝热系统）使用寿命30yrs5-10年>30年约25年原材料采购无限制可通过废物回收获得受Li，Ni，Co金属资源约束受自然气候和客观地理环境影响尽可能利用天然洞穴条件，压力容器成本过高项目建设周期短（~1年）短（1年以内）超长（~10年）2年对生态影响无低有无LCOE抽水蓄能VRB-ESS®LiB压缩空气23V50.943Li6.941CAES北京4.16储能电站爆炸2021年7月30号,特斯拉锂电池储能工厂爆炸。6循环寿命无限3000-8000无限不受季节限制可用容量100%80%100%100%安全性本质安全火灾风险本质安全本质安全可回收性100%需要负责处置无无规模水平GWh项目百MWh项目GWh项目百MWh项目储能市场>4hours1-4小时>4hours>4hours效率75-80%80-95%75-80%40%-55%（非绝热系统）60%-70%（绝热系统）使用寿命30yrs5-10年>30年约25年原材料采购无限制可通过废物回收获得受Li，Ni，Co金属资源约束受自然气候和客观地理环境影响尽可能利用天然洞穴条件，压力容器成本过高项目建设周期短（~1年）短（1年以内）超长（~10年）2年对生态影响无低有无LCOE最低低最低低出处:液流电池全钒锌溴铁铬全铁Fe3+ Fe2+Fe2++2e-⇄Feφ’=-0.44VvsSHE2Fe出处:液流电池全钒锌溴铁铬全铁Fe3+ Fe2+Fe2++2e-⇄Feφ’=-0.44VvsSHE2Fe2+-2e-⇄2Fe3+φ’=+0.77VvsSHEPositive Negative锌铁优点储存容量大、绿色可回收电解液成本低，开路电压高。材料成本方面具有一定的优势成本较低安全性高，电解液成本低，开路电压高，工作电流密度窗口宽（40-200mA/cm2），功率密度高缺点中关村储能联盟化性以及扩散性导致电池工作电流密度较低锌枝晶和锌累积问题成本较高;能量密度较低；寿命短库伦效率低；电压效率较低；隔膜。能量密度低；积问题；题。79/12/20228国家/地区VRB行业公司中国北京普能，大连融科，万利通，上海电气等日本Sumitomo,Meidensha美国VionxEnergy，AshlawnEnergy澳大利亚EneroxGmbH英格兰Invinity韩国H2.Inc德国SCHMID，Voltstorage，Volterion捷克Pinflowenergystorage丹麦VisBlue9/12/20228国家/地区VRB行业公司中国北京普能，大连融科，万利通，上海电气等日本Sumitomo,Meidensha美国VionxEnergy，AshlawnEnergy澳大利亚EneroxGmbH英格兰Invinity韩国H2.Inc德国SCHMID，Voltstorage，Volterion捷克Pinflowenergystorage丹麦VisBlue厂商及产品概况目前市场概况发展预期••行业具有发展快速，产业链结构不断完善，市长时储能处于市场化前期，行业发展以少数项目推进为主。但项目数量呈现快速增长。•包括中美日德等各主要经济体均有布局。•成本也在随技术成熟及•基本技术层面趋于成熟，核心任务为降成本（通过供应链优化和项目规模升级）。••以销定产的特征明显。•适合的应用模式日渐清晰；项目投融资模式逐步在建立；主要靠政府项目推动，真正市场化，商业化，规模化的钒储项目十分有限。•行业发展及产品价格受钒价影响较为明显，技术与资源结合的趋势在呈现。•行业内企业相对较少且企业体量均较小，项目开发能力（融资）较弱。•试点项目已从MW级进入百MW级。厂商及产品概况目前市场概况发展预期••行业具有发展快速，产业链结构不断完善，市长时储能处于市场化前期，行业发展以少数项目推进为主。但项目数量呈现快速增长。•包括中美日德等各主要经济体均有布局。•成本也在随技术成熟及•基本技术层面趋于成熟，核心任务为降成本（通过供应链优化和项目规模升级）。••以销定产的特征明显。•适合的应用模式日渐清晰；项目投融资模式逐步在建立；主要靠政府项目推动，真正市场化，商业化，规模化的钒储项目十分有限。•行业发展及产品价格受钒价影响较为明显，技术与资源结合的趋势在呈现。•行业内企业相对较少且企业体量均较小，项目开发能力（融资）较弱。•试点项目已从MW级进入百MW级。9/12/20229综合成本高产业链不完善；上游资源开发有限；适合应用场景初现项目规模有限截至2021年，中国已装机储能容量中，抽水蓄能占86%，液流电池占0.2%，差距较大综合成本高产业链不完善；上游资源开发有限；适合应用场景初现项目规模有限截至2021年，中国已装机储能容量中，抽水蓄能占86%，液流电池占0.2%，差距较大成本下降路径以4小时储能系统为例电解液部分非电解液部分说明技术进步、资源整合技术进步，供应链优化、项目体量增大。平衡钒价进一步降低产品成本成本下降路径以4小时储能系统为例电解液部分非电解液部分说明技术进步、资源整合技术进步，供应链优化、项目体量增大。平衡钒价进一步降低产品成本•行业规模的增大，产业和资本开始进入产业链中，促进了产业链的快速发展；•尽管规模数量还有限，但完整产业链雏形已基本形成，下一步是要通过规模效应促进产业链的完整发展、形成合理的竞争态势、实现成本的进一步快速下降；•一些关键材料，譬如全氟磺酸质子交换膜，复合材料双极板等，已经逐步实现国产化，实现成本的快速下降，打破国外的原材料和加工技术垄断。这些材料已经不是行业发展的瓶颈问题。9/12/202212•行业规模的增大，产业和资本开始进入产业链中，促进了产业链的快速发展；•尽管规模数量还有限，但完整产业链雏形已基本形成，下一步是要通过规模效应促进产业链的完整发展、形成合理的竞争态势、实现成本的进一步快速下降；•一些关键材料，譬如全氟磺酸质子交换膜，复合材料双极板等，已经逐步实现国产化，实现成本的快速下降，打破国外的原材料和加工技术垄断。这些材料已经不是行业发展的瓶颈问题。9/12/202212中国是钒的储量大国和最大生产国钒资源不是稀有的，也没有地理上的限制；中国是钒的主要来源。70以上的钒来源于钢铁行业；90。以上的钒又用回钢铁行业。•••钢铁生产副产品（73原矿开采（17）电厂灰、焦炭回收）中国的大型资源：富钒“石煤”矿床中约1亿1800万吨V2O5139/12/2022中国是钒的储量大国和最大生产国钒资源不是稀有的，也没有地理上的限制；中国是钒的主要来源。70以上的钒来源于钢铁行业；90。以上的钒又用回钢铁行业。•••钢铁生产副产品（73原矿开采（17）电厂灰、焦炭回收）中国的大型资源：富钒“石煤”矿床中约1亿1800万吨V2O5139/12/2022.China56%-coalmines钒资源与电池技术的结合更加趋热；现有的技术和资源结合的模式还未解决两个核心问题，低成本和钒的增量供给；为钒电池行业的增量供给、再加上垂直整合的低成本生产未来才可能解决钒电池产业规模化发展的需求；在没有彻底解决低成本供应问题时，电解液租赁模式或许也是促进项目落地及产业发展的一条途径。钒资源与电池技术的结合更加趋热；现有的技术和资源结合的模式还未解决两个核心问题，低成本和钒的增量供给；为钒电池行业的增量供给、再加上垂直整合的低成本生产未来才可能解决钒电池产业规模化发展的需求；在没有彻底解决低成本供应问题时，电解液租赁模式或许也是促进项目落地及产业发展的一条途径。元/KWh40004小时产品6小时产品8小时产品3500350030003000260025002500~190022002000200020001800~150016001500~1300~16001000~1100~700500年202020222024元/KWh40004小时产品6小时产品8小时产品3500350030003000260025002500~190022002000200020001800~150016001500~1300~16001000~1100~700500年202020222024•国电投黄河公司国家光伏、储能实证实验平台（大庆基地）一期工程项目丰宁风储示范项目一期2MW/8MWh张家口国家风光储输示范工程2MW/8MWh张家口VRBESSTMMW-Class储能项500kW/1MWh:n7.5MW/22.5MWh法库县卧牛石乡5MW/10MWhd辽宁大唐国际瓦房店镇海风电场项目10MW/40MWh辽宁•国电投黄河公司国家光伏、储能实证实验平台（大庆基地）一期工程项目丰宁风储示范项目一期2MW/8MWh张家口国家风光储输示范工程2MW/8MWh张家口VRBESSTMMW-Class储能项500kW/1MWh:n7.5MW/22.5MWh法库县卧牛石乡5MW/10MWhd辽宁大唐国际瓦房店镇海风电场项目10MW/40MWh辽宁国电投驼山风电场10MW/40MWh全钒液流储能电站工程大连200MW/800MWh液流电池储能调峰电站20%>5%湖北第一阶段湖北10MW/40MWh电第二阶段湖北100MW/500MWh全钒液流储能调峰电站中广核全钒液流储能电站项目100MW/200MWh枣阳10兆瓦光储用项目(一期)3MW/12MWh10%20%20%10%10%10%江苏国网盐城射阳港20MW/100MWh浙江杭锅集团崇贤厂区智慧储能电站项1MW/4MWh20%10%青海共和风电液流储能项目2MW/10MWh山东1MW/2MWh国家电投海阳储能电站项目1MW/2MWh阳光台儿庄储能项目四川攀枝花市东区光伏项目一期100MW:n.据CNESA统计，2022年1-5月中旬全国共享储能拟在建及招投标项目达到109个，其中陕西25个、河南24个、宁夏14个、山东11个，其他省市均在个位数。注释：市场吸引力综合考虑市场容量、增长趋势、投资回报、进入难度等；可行性综合考虑技术匹配和项目经验179/12/2022注释：市场吸引力综合考虑市场容量、增长趋势、投资回报、进入难度等；可行性综合考虑技术匹配和项目经验179/12/2022者 制造基地–北京、襄阳 公司概览 成立于2007年1拥有全球钒电池领域众多核心专利，在全球12个国家安装了近70个储者 制造基地–北京、襄阳 公司概览 成立于2007年1拥有全球钒电池领域众多核心专利，在全球12个国家安装了近70个储2GWh。通过收购VRBPowerSystems成长为全球钒液流储能技术领域的领军企业。拥有低稳定可靠、加工成本远低于同行的钒资源。 企业荣誉 北京制造基地襄阳制造基地北京生产基地具备100MW/500MWh年产能。湖北襄阳生产基地立足于建成全球首个GW级钒液流电池生产基地及产业集群；襄阳生产基地目前已建成100MW产能；未来3~5年将分期升级建成GW级产能；襄阳生产基地将打造成普能的核心智能制造基地，为国内外其••十二五国家863计划先进能源技术领域项目课题牵头单位。2010年8月国家工信部立项，承担重大装备技术改造钒电池产业化项目。中国燃料电池与液流电池标准化技术委员会副主任委员单位。•国家高新技术企业。中关村“瞪羚计划”企业。清科-中国最具投资潜力50强。•18他地区的组装工厂提供核心部件电堆。交付加州奥克纳斯德市600kW/3.6MWh储能系统。Gen2VRBMW-ESS™规模化生产。签署国家风光储输MW级液流电池储能项目。收购加拿大VRBPowerSystems。湖北枣阳10MW光储用项目一期成功投运。200720092010201220142016201820222021100MW级储能项目实施公司正式成立。Gen1VRBMW-ESS™规模化生产。牵头承担“十二五”国家863项目。Gen3VRBMW-ESS™交付加州奥克纳斯德市600kW/3.6MWh储能系统。Gen2VRBMW-ESS™规模化生产。签署国家风光储输MW级液流电池储能项目。收购加拿大VRBPowerSystems。湖北枣阳10MW光储用项目一期成功投运。200720092010201220142016201820222021100MW级储能项目实施公司正式成立。Gen1VRBMW-ESS™规模化生产。牵头承担“十二五”国家863项目。Gen3VRBMW-ESS™规模化生产。100MW级储能项目开发启动19VRB-ESS®,安全、环保、全生命周期低成本、配置灵活的储能解决方案10kW~100kW50MW以上1MW~50MWVRBKW-ESS®VRBkW级产品VRBMW-ESS®VRB-ESS®,安全、环保、全生命周期低成本、配置灵活的储能解决方案10kW~100kW50MW以上1MW~50MWVRBKW-ESS®VRBkW级产品VRBMW-ESS®VRBMW级产品1MW/4MWh标准模块化储能单元100MW级独立储能调峰电站10kW/40kWh标准模块化储能单元20一代电堆二代电堆三代电堆外观10kW78%DC2010950mm*760mm*640mm一代电堆二代电堆三代电堆外观10kW78%DC2010950mm*760mm*640mm25kW80%DC20161440mm*750mm*625mm75kW83%DC20211300mm*820mm*650mm2022年获得UL1973证书例：1MW*4h（4MWh）标准化模组额定功率1MW额定容量4MWh（可调）直流电压480-810Vdc绝缘电阻>700MΩ最大电流2500Adc总重量30t（不含电解液）响应时间<80ms标准和认证CNAS，UL1973集装箱尺寸标准40尺高箱环境温度-40°—50°空间要求预留维护空间运行温度0°---45°运行环境湿度5%-95%功率容量封装规模1MW4MWh10.395mx12.192m=127㎡1MW6MWh10.395mx18m=187㎡1MW8MWh20.79mx12.192m=254㎡10MW例：1MW*4h（4MWh）标准化模组额定功率1MW额定容量4MWh（可调）直流电压480-810Vdc绝缘电阻>700MΩ最大电流2500Adc总重量30t（不含电解液）响应时间<80ms标准和认证CNAS，UL1973集装箱尺寸标准40尺高箱环境温度-40°—50°空间要求预留维护空间运行温度0°---45°运行环境湿度5%-95%功率容量封装规模1MW4MWh10.395mx12.192m=127㎡1MW6MWh10.395mx18m=187㎡1MW8MWh20.79mx12.192m=254㎡10MW40MWh1270㎡10MW60MWh1870㎡10MW80MWh2540㎡行业经验：+25年的液流电池技术全球行业知识及项目经验积累；核心电池材料的自主研发：自主研发钒电池专用低成本、高性能离子交换膜技术；自主研发低成本、高性能双极板；具有超长寿命的电解液专用配方；高可靠性的电堆设计：核心部件电堆内部流场设计；无O-圈密封；高效可靠的电池管理系统：自主知识产权的电池管理系统及独特的系统平衡管理设计；行业经验：+25年的液流电池技术全球行业知识及项目经验积累；核心电池材料的自主研发：自主研发钒电池专用低成本、高性能离子交换膜技术；自主研发低成本、高性能双极板；具有超长寿命的电解液专用配方；高可靠性的电堆设计：核心部件电堆内部流场设计；无O-圈密封；高效可靠的电池管理系统：自主知识产权的电池管理系统及独特的系统平衡管理设计；低成本钒资源渠道：自有低成本的钒资源生产加工渠道，保证低成本储能系统的供应。在全球12个国家安装了近70个储能项目，累计容量接近100MWh，持续运行时间超过80万小时。用户侧削峰填谷美国加州600kW/3.6MWh智能微网斯洛伐克100kW/600kWh可再生能源并网张北国网风