2023电化学储能铁铬液流电池技术发展

铁-铬液流电池储能技术发展p 液流电池市场分析1双碳目标的实现需要储能技术2030年，可再生能源总装机容量达16以上。强随机性、波动性的新能源大规模并网，对于电力系统构成了史无前例的巨大挑战，问题日益突出。可再生能源发电和用电量严重不匹配0.26，3%可再生能源发电和用电量严重不匹配0.26，3%数据来源：国家能源局、国家统计局1 2 3储能可有效解决新能源出力与用电负荷时空不匹配的问题，实现新能源充分消纳利用。

充放灵活的储能可有效提升系统调节能力，提高新型电力系统的安全稳定水平。

储能应用场景多元，可提高新型电力系统的运行效率。12大规模可再生能源需要长时储能美国国家可再生能源实验室NREL发布的《储能未来研究：定义长时储能的挑战》研究报告表明美国国家可再生能源实验室NREL发布的《储能未来研究：定义长时储能的挑战》研究报告表明储能消除净负荷的需求，为系统提供更多可靠性；更大功率的储能布置，能够消除更多的净负荷需求，同时所需储能时长越长。13储能迈入4小时以上时代发电侧：大型风电光伏基地需要长时储能来实现就地消纳和整体打包外送。新能源配套4小时以上储能有关政策新疆《服务推进自治区大型风电光伏基地建设操作指引新疆》2022年3月4日

到“十五五”末，全国将建设4.55亿千瓦大基地项目其中外送3.15亿千瓦，本地自用1.4亿千瓦

内蒙古

《关于推动全区风电光伏新能源产业高质量发展》2022年3月7日《内蒙古自治区电力源网荷储一体化实施细则（2022年版）》2022年7月22日《服务推进自治区大型风电甘肃 光伏基地建设操作指引》2022年3月4日

《2022年度列入省级规划电网侧独河北 立储能示范项目清单（第一批）》2022年5月17日用户侧：在具备条件的工业企业、工业园区挖掘新能源就地消纳的潜力。

国家发改委国家能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》2022年5月14日 14液流电池是最适合长时储能的技术路线液流电池超长循环寿命、高安全稳定性、绿色环保，是最适合长时储能的技术路线。小时级不间断电源小时级分钟级高能量电容分钟级锂离子电池

液流电池

大规模电能管理抽水蓄能压缩空气镍镉电池

铅酸电池镍氢电池飞轮储能高功率电容秒级©SIC2022.AllRir.W W W秒级

10MW

100MW

1GW

额定功率15引自DOEEPRIElectricityStorageHandbookinCollaborationwithNRECA液流电池应用场景发电侧新能源友好接入发电侧平滑功率输出，响应AGC并网友好性储能配套风光大基地一体化建设，增加大基地就地消纳火储联调提高火电的调频、调峰的能力孤岛、偏远地区供电光伏＋长时储能系统提供恒定电能供应，减少外接电及柴油发电机的使用核电安全运行作为应急保障电源，减少调峰关键节点辅助服务电网侧调峰调频、爬坡、电压支撑、黑启动电网侧特高压送受电端调峰提高特高压送受电端本地调峰能力城市应急备用为城市政府、医院、工业等重要负荷提供应急保障业用户侧自备电源的减碳降碳用户侧光储充大容量能量时移零碳工业园区和物流园区可再生能源就近消纳数据中心电源可靠性提升虚拟电厂大容量需求响应微电网电能质量和快速并离网切换能力提升石油行业 16配电网的增容和柴油发电机替代液流电池市场成长空间巨大根据IEA和国家能源局数据显示的可再生能源装机规模，以配套20%储能，电化学储能占50中液流电池占46%测算，液流电池全球市场规模将超万亿，中国市场规模将近五千亿。项目中国市场全球市场2021年可再生能源装机规模（GW）67016802030年预计可再生能源装机规模（GW）16404956配套储能规模（GW）（20%）194665电化学储能规模（GW）（占储能市场50%）97327液流电池储能规模（GW）（占电化学储能市场46%）44.6150装机价格(元/Wh)（6小时）1.51.5发电侧+电网侧市场规模（亿元）401613563用户侧项目数（个）8002400单个项目规模（MWh）6060用户侧市场规模（亿元）7202160合计（亿元）47361572317铁-铬液流电池技术2液流电池是最适合长时储能的技术路线液流电池超长循环寿命、高安全稳定性、绿色环保，是最适合长时储能的技术路线。小时级不间断电源小时级分钟级高能量电容分钟级锂离子电池

液流电池

大规模电能管理抽水蓄能压缩空气镍镉电池

铅酸电池镍氢电池飞轮储能高功率电容©SPIC2019.AllRightsReserved. 19秒级©SIC2021.AllRihsRr.W©SPIC2019.AllRightsReserved. 19秒级

10MW

100MW

1GW

额定功率19引自DOEEPRIElectricityStorageHandbookinCollaborationwithNRECA（℃）性竞争优势分析—电化学储能技术对比（℃）性项目循环寿命(次)项目

能量密度 安全性 系统效率 温

自放电 毒性和腐

BOM成本

成熟度

成熟产品型号kW@mA/cm2铁-铬液流电池>20,00010-15Wh/L好60-70%-40-70极低弱（稀盐酸）电解液商用31.25@70全钒液流电池>20,00015-25Wh/L中60-70%5-45极低强（硫酸）电解液成本高商用31.5@120锌溴液流电池锌溴液流电池>5000 65Wh/L Br蒸汽有泄 60-70% 20-50 低 强（Br腐蚀 低示范5@40锂离子电池中（0.1-5000 300-400Wh/L 短路引起爆 85% 20-45 0.3%/天，温 强（稳定剂 料成本高商用/钠-硫固态电解质 中（熔融状2500 150-240Wh/kg破裂导致短 65-80% 300- 低 态金属Na 低示范/生火灾 和硫磺）20130-200Wh/kg炸

度升高自放电率增大）

腐蚀）

正极材©SPIC2022.AllRights©SPIC2022.AllRightsReserved. 20

350铁-铬液流电池储能技术特点铁-铬液流电池储能：安全、低成本、长寿命储电技术长寿期循环次数>20000次寿期长长时储能储能时长可达数小时至数天

环境友好安全性高毒性和腐蚀性弱可再生，安全稳定易于规模化 温度适应性强工作温区在-40℃~70℃©SPIC2022.All©SPIC2022.AllRightsReserved. 2121铁-铬液流电池资源禀赋强，成长潜力大铁-铬的储量多，价格走势最为稳定、廉价Fe/CrVRBLi-ion Zn-BrFe/CrVRBLi-ion Zn-Br关键原材料铬铁五氧化二钒V2O5钒储量元/kg元碳酸锂 Li2CO3锂储量 锌储量8900万吨 2.5亿470.5元/kg26.18元/kg34.4元/mol2.94元/mol关键元素全铬储量球探明储量120亿吨关键原材料（2022.8.1）0.17元/kg当量价格0.02元/mol450000400000单价（元/吨）350000单价（元/吨）3000002500002000001500001000005000002015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022铬铁 钒铁 碳酸锂 三元正极材料 锌铬、钒、锂和锌的价格走势

铬、钒、锂和锌的储量©SPIC2022.All©SPIC2022.AllRightsReserved. 22多年技术攻关，具备完整的研发测试能力 材料研发及测试实验室1200㎡

单电池测试系统

短电池堆测试系统 ©SPIC2022.AllRights©SPIC2022.AllRightsReserved. 23

10kW储能测试系统

60kW储能测试系统23技术突破电堆关键技术

国际领先©SPIC2022.AllRights©SPIC2022.AllRightsReserved. 2424现阶段电流密度达到140mA/cm²，未来将达到210mA/cm²、350mA/cm²电堆功率密度提高100%，整个系统占地面积大幅度缩小安全成熟的产品系列核电级 工艺理念

模块化设计安全可靠高度集成10kW/60kWh储能模块

30~60kW/240kWh储能模块

1MW/4~8MWh储能模块25建立生产能力体系2022年1月铁-铬液流电池示范生产线已建成投产，打造了国内首条测试的全过程电池堆组装产线。电池堆组装产线2022年1月离子交换膜产品下线，大幅降低成本。电池堆组装产线离子交换膜产线及产品26离子交换膜产线及产品产品应用场景—发电侧应用案例百千瓦级铁-铬液流电池储能系统在运国内首套 国际最大系统功率250kW 储能容量单堆功率30kW 电池堆数量8个AC/AC系统转化效率≥70%系统充放电切换时间≤200ms

河北省张家口市战石沟光伏电站（极寒地区）系统自2020年12月23日投入运行以来，月均稳定运行600小时以上，系统稳定运行时长超过500天，完成了200余次充放电循环，累计为冬奥地区存储、提供清洁电能超过5万千瓦时。©SPIC2020.AllRightsReserved. 27产品应用场景—电网侧应用案例1MW/6MWh铁-铬液流电池储能系统霍林河循环经济“源网荷储用”储能项目配置铁-铬液流电池储能系统，对于铁-铬液流电池兆瓦级示范以及大规模应用具有重要意义示范项目已于2021年开工位于内蒙古自治区通辽市霍林郭勒（极寒地区）28产品应用案例—用户侧应用案例10MW/60MWh