培训课件：液流电池技术市场分析报告

报告人

：孙彬日期

：November29,2016液流电池技术与市场分析CONTENTS01.液流电池介绍02.液流电池相关技术03.液流电池市场概况04.附录：纬景公司背景调查液流电池介绍液流电池是由美国科学家ThallerL.H.

于1974年提出的一种电化学储能技术。液流电池是通过活性物质发生氧化还原反应来实现电能和化学能的相互转化。现阶段技术研究与产业应用以全钒液流电池为主液流电池全钒液流电池锌溴液流电池锌铁液流电池多硫化钠-溴液流电池其他体系钒-多卤化合物电池铁-铬液流电池锰-钒液流电池铈-钒液流电池单液流铅酸与锌溴电池全铬液流电池锕系元素液流电池新型锂基液流电池液流电池具有以下特点：（1）功率和容量相互独立，输出功率由电池模块的大小和数量决定，储能容量由电解液的浓度和体积决定，故可实现功率与容量的独立设计；（2）能量转化效率高，启动速度快；（3）具有很强的过载能力和深度放电能力；（4）部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富，易于回收。液流电池的分类及特点：液流电池介绍—全钒液流电池全钒液流电池具有以下特点：（1）100%充放电：该类电池放电深度可达100%，且对电池性能不会造成任何伤害；（2）容量和功率可独立配置：电堆的数量决定着系统的输出功率，电解液的用量决定了系统的容量；（3）热管理简单：电池运行时，电解液在系统内部循环，带走内部的热量，同时溶液有很大的比热容，电池有很高的热稳定性；（4）石墨极板易被正极液刻蚀，每隔两个月就要由专业人士进行一次维护，这种高频次的维护费钱、费力；（5）配制电解液用到的原料、正极沉淀以及泄漏的正极液经风干后形成的薄层都有五氧化二钒，属于剧毒化学品。液流电池介绍—锌溴液流电池锌溴液流电池具有以下特点：（1）锌溴液流电池具有较高的能量密度。锌溴液流电池的理论能量密度可达435W.h/kg，实际能量密度可达60W.h/kg；（2）正负极两侧的电解液组分(除去络合溴)是完全一致的，不存在电解液的交叉污染，电解液理论使用寿命无限；（3）所使用的电极及隔膜材料主要成分均为塑料，不含重金属，价格低廉，可回收利用且对环境友好液流电池介绍—锌铁液流电池锌铁液流电池具有以下特点：（1）锌与铁价格便宜，据ViZn的CEO介绍，锌铁的原材料价格与钒的价格大概有35倍的差异；（2）相比钒电池较为安全，可在人口密集区使用；（3）支持一天多次充放，无限次充放电，寿命长，超过20年的寿命且效率不衰减；（4）充、放电循环过程中伴随着锌枝晶及锌累积的问题，影响了电池的可靠性。此外，在较高的工作电流密度下，锌枝晶及锌累积变得更加严重，从而限制了电池的功率密度。CONTENTS01.液流电池介绍02.液流电池相关技术03.液流电池市场概况04.附录：纬景公司背景调查电池类型技术指标对比成本对比优劣势分析能量转换效率%能量密度（Wh/L）体积容量衰减深放电能力循环寿命（次）安全性回收处理成本（元/kwh）优势劣势全钒液流电池75~8520~70大衰减较快好15000次以上，每7年更换新电解液酸性，有毒危废品，回收处理成本高4000-5000深放电能力强；

寿命相对较长有毒，酸性；

能量密度低；

体积大锌铁液流电池74~20~60大效率在生命周期内比较平稳，容量零衰减好1000000次以上，20年以上使用寿命安全，无毒易于回收2000~深放电能力强，可高频、高功率循环充放；

循环寿命长；

无衰减；

无毒；

不易燃、不爆炸；

易于回收能量密度低；

体积大锌溴电池68~60大——好2500~5000次安全，不宜出现着火、爆炸等事故易于回收800~1000深放电能力强；

不易燃、不爆炸；

易于回收；

成本较低能量密度低；

体积大锂离子电池

（三元+磷酸铁锂）90~95200~400小衰减较快不好2500-5000次，7-10年使用寿命过热爆炸风险，有毒危废品，回收处理成本高1000-1500（规模化应用，成本下降快）能量密度高；

体积小；

规模化应用，成本下降快易燃易爆；

危废品，回收处理成本高；

热稳定性差，必配冷却系统；铅酸电池（包括铅碳电池）75~9050~80大衰减快不好2000-4000次，5年左右寿命易燃、有毒回收处理成本低500-900无突出优势能量密度低；

寿命短；

易燃、有毒；

易衰减；

热稳定性差，必配冷却系统；与锂电池相比，技术层面上锌铁液流电池的最大优势是寿命长；价格上，锌铁液流电池目前没有明显优势，但成本下降潜力巨大与全钒液流电池相比，两者在能量密度、能量转换效率类似，但全钒液流电池由于电解液材料钒和离子交换膜成本较高，全钒液流电池在价格上偏高，因此锌铁液流电池比全钒液流电池价格更有优势些。但由于全钒液流电池相对锌铁电池研究的较早，目前针对全钒液流电池的研究相对较多。各类型电池技术对比关键材料—离子交换膜离子交换膜主要用于防止正负极短路且保持离子浓度平衡，目前研究中主要集中于含氟膜和非含氟膜的研究。全氟磺酸膜是最常用的含氟膜，但其合成步骤繁琐，价格昂贵，且钒离子渗透率和透水率较高通过全氟乙烯接枝可适当提高其性能。非含氟膜上，如磺化聚芳醚酮，其钒离子透过率较低，故组成的电池可实现较高的库伦效率和能量效率。Nafion是聚四氟乙烯（Teflon®）和全氟-3，6-二环氧-4-甲基-7-癸烯-硫酸的共聚物。像Teflon一样，Nafion具有极强的抗化学侵蚀特性，而磺酸基团的存在赋予Nafion不同寻常的特性。磺酸有很强的渗水性，聚合物中的每个磺酸基团最多可以接受13个水分子；因此，Nafion吸收水的重量的22%。目前商业化的质子交换膜是杜邦公司的全氟碳酸系列膜（Nafion膜），具有机械性强度高、化学稳定性好等优点该膜在钒电池的应用中，阻钒特性表现不佳；成本高，约占电堆成本的50%关键材料—离子交换膜研究进展全钒电池离子交换膜进展锌铁液流电池离子交换膜进展应用难点1、杜邦Nafion膜价格昂贵；2、Nafion膜的阻钒性能有待提高应用难点1、锌枝晶及锌累积影响可靠性；2、

严重的锌枝晶及锌累积限制功率密度专利或论文：

《一种碱性多孔膜在液流储能电池中的应用》技术来源：中科院大连化学物理研究所技术简介：该专利通过有孔分离膜来实现对钒离子和氢离子的分离，通过控制成膜条件，控制有孔膜孔径的大小，使膜中氢离子可以自由通过，而钒离子被截留。含碱性基团的有孔膜同时具备了成本低廉、阻钒性能优良、电导率高的优点，可以提高全钒液流电池的库伦效率和电压效率，从而达到较高的能量转换效率。专利或论文：

《Negativelychargednanoporousmembraneforadendrite-freealkalinezinc-basedflowbatterywithlongcyclelife》，自然—通讯技术来源：中科院大连化学物理研究所技术简介：研究团队基于对离子传导膜的深刻认识，利用离子传导膜中负电荷对Zn(OH)42-离子的排斥作用，实现碱性锌铁液流电池在充电过程中锌的沉积方向由沿离子传导膜向沿电极侧转变，避免了锌枝晶对隔膜造成破坏，大幅度提高了电池的循环稳定性，该设计可显著提高锌基液流电池的面容量，在一定程度上解决了传统的锌基液流电池锌负极面容量受限的问题。关键材料—电解液全钒电池电解液锌铁液流电池电解液应用难点五氧化二钒，属于剧毒化学品应用难点1、强碱对于隔膜的腐蚀限制了电池的使用寿命；2、铁氰化物的溶解度低造成电池的能量密度低物理溶液法：主要将高纯VOSO4溶解于H2SO4中。在早期的电解液制备研究中主要利用这种方法，但VOSO4价格昂贵，不利于大规模使用。化学还原法：利用还原剂和高价的钒氧化物或钒酸盐发生氧化还原反应来制备电解液。该方法操作简单,反应速率快,制备时间短。但固体难于溶液，不能完全反应。电解法：广泛使用于规模化生产，主要利用加直流电流的方法让V2O5发生氧化还原反应。该方法操作简单，获得电解液纯度高，是大规模制备高钒离子电解液的主要途径。专利或论文：一种中性锌铁液流电池用电解液，专利申请号为“201611133458.X”技术来源：中科院大连化学物理研究所技术简介：正极电解液中的正极电解质包括亚铁盐、添加剂和支持电解质，负极为锌的中性盐和支持电解质。在充放电过程中，电解质通过泵经由管路分别进入电池的正负极，充电时亚铁离子发生氧化反应，在正极上被氧化为铁离子，负极上锌离子被还原为锌单质，放电时，正极发生还原反应，铁离子发生还原反应被还原为亚铁离子，锌单质在负发生氧化反应生成锌离子。关键材料—电极材料金属类：金属材料导电性好，机械强度高，最开始受研究者们的关注，主要包括金、铂、钯、铅、钛及氧化铱等。但其成本偏高且易钝化，不适于大规模生产，故而碳材料越来越成为研究的重点碳素类：碳素类电极材料主要包括石墨、石墨毡、玻碳、碳布和碳纸。复合型电极：复合电极是将石墨毡与塑料电极板形成的一体化复合电极。应用难题：碳素类电极直接应用于液流电池的电化学活性不高。比如全钒液流电池，直接使用碳素电极使得电池在较低的运行电流密度下(40-60mAcm-2)仅能实现充放电能量效率70-80％，远远达不到大规模商业化的需求。为提高电极的电化学活性，碳素类材料在使用前通常都要进行处理。热处理方法：热处理方法一般是指在高温环境(400-1200℃)下，在氧化性气体(氧气、二氧化碳等)或者氧化剂(氢氧化钾、氧化镍、氧化钴等)存在的惰性气体(氩气、氮气等)中进行电极活化室温处理方法：在室温环境下通过电化学(100-300mAcm-2)或者化学方法(浓硫酸、浓硝酸等)进行处理。但是目前许多室温处理方法仍然需要消耗电能等额外能源，增加了电极的生产成本。比较结果：虽然室温处理方法在经济性方面有很大优势，但是目前室温处理方法得到的电极，其性能远低于热处理方法得到的电极，限制了室温处理方法的商业化应用。应用现状碳素类电极为主流应用方案解决方法对碳素类电极进行处理CONTENTS01.液流电池介绍02.液流电池相关技术03.液流电池市场概况04.附录：纬景公司背景调查根据CNESA全球储能项目库的不完全统计，截至2018年底，全球已投运储能项目累计装机规模181.0GW，其中，抽水蓄能的累计装机规模最大，为170.7GW；电化学储能的累计装机规模为6625.4MW；在各类电化学储能技术中，液流电池占1.2%，约为79.5MW。

数据来源：CNESA全球储能项目库2018年全球已投运储能项目累计装机规模全球已投运储能项目累计装机规模中国储能市场累计装机规模根据CNESA全球储能项目库的不完全统计，截止2018年底，中国已投运储能项目累计装机规模31.3GW，占全球市场总规模的17.3%。其中，电化学储能的累计装机规模为1072.7MW；在各类电化学储能技术中，液流电池占1.5%，约为16.09MW。数据来源：CNESA全球储能项目库中国储能市场累计装机规模（2000-2018）中国电化学储能累计装机规模预测（2019-2023）（单位：MW）CNESA研究部预测，截止2019年底，我国电化学储能的累计投运规模将达到1.92GW，年增速89%，在“十三五”的收官之年，即2020年，将延续超过70%的年增长速度，到2021年，储能的应用将在全领域铺开，2022年突破10GW，2023年接近20GW。根据CNESA对电化学储能的预测及液流电池占比，BD部门估计液流电池储能累计装机规模将在2023年达到289MW，年增速在77%左右。液流电池储能累计装机规模预测（单位：MW）数据来源：CNESA全球储能项目库数据来源：BD部门测算中国电化学储能及液流电池储能累计装机规模国内液流电池情况国内现阶段液流电池主要项目的技术方案为全钒主要项目一览：序列应用案例承接单位大约时间备注1湖北枣阳平凡瑞丰10MW光伏+10MW/40MWh全钒液流电池储能项目湖北平凡瑞丰新能源有限公司投资

北京能高自动化技术股份有限公司系统集成

北京普能世纪科技有限公司提供液流电池

2019年1月5日

竣工投运目前国内最大规模的全钒液流电池光储用一体化项目2大连200MW/800MWh化学储能调峰电站液流电池国家示范项目大连融科储能技术发展有限公司提供液流电池

大连市热电集团有限公司2016年7月合同签约仪式国家示范项目3国电张北风光储输示范工程（20MW的储能电池其中，2MW用液流电池）液流电池技术由北京普能公司提供

张北风光储输示范工程作为财政部、科技部、国家能源局及国家电网公司联合推出的“金太阳工程”首个重点项目4龙源沈阳卧牛石风电场5MW/10MWh全钒液流电池储能系统应用示范工程大连融科储能技术发展有限公司与大连化物所储能技术研究部2012年

5湖南省邵东县10MW液流电池储能技术项目湖南德沃普电气股份有限公司与中南大学、中科院煤化所、合肥工业大学、中国电科院、国网吉林电网公司、国网新疆电网公司、湖南大学、南京工程学院、大连理工大学等15家储能知名高校、科研机构、企业单位共同组成。2017年10月国家重点研发计划项目6辽宁黑山龙湾风电场3MW/6MWh全钒液流电池储能电站项目融科储能提供技术

7国电和风北镇风电场2MW/4MWh全钒液流电池储能电站项目融科储能提供技术

液流电池研究机构或厂家研究机构或厂家产品或技术代表案例德国Fraunhofer研究所研发出导电聚合物和石墨混合而成的新款“双极板”

美国西北太平洋国家实验室（PNNL）研发新型液流电池，正极中使用的是甲基紫精，负极中使用的是4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基，同时加入了氯化钠

UET公司全钒液流电池UET与PNNL开发的新一代全钒液流电池技术获得2017年度美国绿色化学挑战奖美国埃弗里特市变电站全钒液流储能电池项目（2016）住友电工（SEI）全钒液流电池美国圣地亚哥2MW/8MWh全钒液流电池储能项目（2016）英国REDT公司

全钒液流电池

澳大利亚莫纳什大学1MW钒氧化还原液流电池储能项目奥地利Gildemeister全钒液流电池产品主要与太阳能光伏电池配套，用于偏远地区供电、电动车充电站等领域德国SCHMID

全钒液流电池在沙特建立一个GW级的液流电池制造工厂，计划2020年投产美国ESS公司Warehouse液流电池使用大量的铁、盐和水作为其电解液，而简单的材料则用于电池组件德50kW/400kWh液流电池储能系统美国PrimusPower溴化锌（ZNBR）液流电池同金风科技子公司Etechwin在北京一个校区合作运营EnergyPod2储能系统澳大利亚RedFlow

溴化锌（ZNBR）液流电池青海省海东公交集团100kWh的电池储能项目美国ViZnEnergy锌铁液流电池与纬景储能合作，在上饶设立生产基地国外研究机构或厂家：液流电池研究机构或厂家研究机构或厂家产品或技术代表案例纬景储能锌铁液流电池技术来源于ViZn，在上饶设立生产基地中科院大连化学物理研究所全钒液流电池、锌铁液流电池离子交换膜与融科储能所联合研制全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能系统（2013）中科院沈阳金属研究所液流电池材料，离子交换膜

清华大学液流电池工程研究中心离子交换膜、全钒液流电池

中科院上海硅酸盐研究所测试用金属空气液流电池装置

中南大学全钒液流电池、电极及激流体材料的制备、电解液的稳定湖南省邵东县10MW液流电池储能技术项目四川攀钢研究院全钒液流电池、钒离子电池用活性物质

中国工程物理研究院电子工程研究所全钒液流电池

中国地质大学石煤中提取钒制备硫酸氧钒

大连融科储能技术发展有限公司全钒液流电池大连融科与博世集团合作，在德国北部风场建造了250KW/1MWh全钒液流电池储能系统（2014）北京普能全钒液流电池普能于2009收购了世界钒电池老大—加拿大钒电池动力（VRBPower）公司，湖南德沃普电气股份有限公司全钒液流电池湖南省邵东县10MW液流电池储能技术项目万利通全钒液流电池建设年产500MWH全钒液流储能电池项目（2009）银峰新能源全钒液流电池投资8000万建设钒电池研发生产基地项目国内研究机构或厂家：液流电池文献检索通过两个专利检索网站innojoy&baiten，搜索到国内关于液流电池的专利2000多条，主要以发明专利为主。具体联系单位和联系人请见附件CONTENTS01.液流电池介绍02.液流电池相关技术03.液流电池市场概况04.附录：纬景公司背景调查纬景的基本信息公司全称：纬景储能科技有限公司网址：成立时间：2018年7月注册地址：盐城市盐都区盐龙街道龙乘路16号注册资金：5000万，实缴资本：2500万人民币法人代表：葛玉华主营范围：电力工程的技术开发;新能源、储能电站、储能技术的开发;储能设备的生产、销售;自营和代理各类产品及技术的进出口业务;电力技术研发;储能项目的

开发,微电网及储能科技的技术开发、技术咨询、技术服务和技术转让;经济贸易咨询;售电业务;合同能源管理股权结构：由四家公司共同出资成立，第一股东江苏华盛电气股份有限公司占股40%，其董事长兼实际控制人就是葛玉华，第二大股东是上海的一家投资公司，上海灵鑫投资有限公司，占股35%对外投资；纬景华东储能科技有限公司和纬景储能（上海）能源有限公司（吴桂中）纬景公司的成立背景2018年6月，美国ViZn公司获得一轮1500万美元的融资（通过华盛电气的年报，华盛电气通过增资收购方式出资3500万RMB，占融资比例35%左右），将开发业务转向电池技术供应商的角色。2019年初，ViZn宣布和中国一工业财团合作，工业财团包括江苏华盛电气股份有限公司，上海智炼机电工程技术有限公司和江西乐莱建设工程有限公司，这些公司与中国电力建设股份有限公司的子公司开展合作。根据协议，ViZn公司将其技术授权给纬景储能，纬景将进行电池产品的生产和开发，纬景每年向ViZn支付最低特许权使用费。此外，这个工业财团还收购了ViZn公司部分股权。纬景的股权穿透图纬景的法人和董事长纬景的总经理纬景的董事法人：张守国2019年6月成立法人：吴桂中，2019年5月成立钢材、建筑装璜材料销售商务信息咨询,建筑科技领域内的技术开发、技术转让、技术咨询和技术服务关于两个子公司的区别，初步估计盐城负责产品研发，上海负责销售，待调研吴桂中参股？纬景的投资人一华盛电气江苏华盛电气股份有限公司：新三板公司，2006年成立，公司主要从事各类变压器、逆变器和成套箱式变电站等输配电产品及配套设备的研发、生产、销售和维护，2015年-2018年的年营业额均在1亿左右浮动。关于法律纠纷到目前为止公司有两起纠纷，都是小事，以撤销诉讼结束，关于公司财务状况，公司总资产2.5亿，2018年短期借款1亿左右，占比40%，流动比率不到1.2，公司财务风险较大。具体财务报表见下一页葛玉华（华盛董事长）：公务员出身，华盛电气之前一直在事业单位或政府单位上班。女,1963年生,

毕业于中共中央党校经济管理专业。专科学历，1980年毕业后在盐城市变压器厂工作，技术员，标准化员，计量室主任，设计员，工会副主席;1992年任盐城市郊区经济技术协作委员会办公室主任;2002年任盐都区经济贸易委员会工委副主任兼市场科科长;

2006年出来创建华盛电气张守国（华盛董事，董事会秘书）：同样公务员出身，男,1972生,

毕业于江苏省委党校经济管理专业，专科学历、1990年毕业后任射阳县长荡粮食管理所工人——江苏射阳国家粮食储备库计算机管理员——射阳县大兴粮食管理所副所长——任射阳县合兴粮食管理所副所长;2003年任射阳县绿源米业有限公司总经理（公司已注销）;2007年6月起历任华盛有限副总经理，华盛电气董事，董事会秘书。纬景的投资人一华盛电气财务数据盈利能力分析华盛电气的营收从2015-2018常年维持在1亿元人民币左右，但是盈利能力表现较差，2015年净利润为500万，2018年为480万，但是2017年华盛电气的营业利润为负值。华盛电气2018年盈利480万，其中有近190万为政府补助，占比近40%，具体信息如上表。2017年营业利润为负值，2017年政府补助为100万，勉强将利润拉为正值。总体而言，华盛电气自身业务盈利能力不强。纬景的投资人一华盛电气财务数据现金流分析1经营活动现金流量而言，2018年有变好，净流量达3000万，公司应收账款大部分为一年以内，主要客户为国企，风险性不大。纬景的投资人一华盛电气财务数据现金流分析2就筹资及偿债能力而言，公司的风险较大，由于公司自有现金流量无法覆盖公司投资现金流流出，华盛电气只能通过融资的方式来解决问题，全部为短期借款，没有长期借款，超过70%为保证借款，30%为抵押借款华盛电气2018年新借1.7亿，但是还款近1.5亿，其中财务费用（利息支出）为600多万。由于主要融资为短期银行借款，且2018年公司还有一笔年利率为12%的贷款，由盐城区双新农村小额贷款公司放款，利率远高于银行利率，说明公司银行短期借贷方面存在较大的问题。若借新还旧存在问题，而公司的经营现金流无法覆盖还款所需资金，则整个现金流较为危险。纬景的投资人——上海灵鑫投资有限公司上海灵鑫投资有限公司：2010年成立，主要业务是实业投资,投资管理，目前投资企业中最多租赁和商务服务业刘光华：到目前与其关联的公司有30多家，作为法人代表的就有16家另外有一家企业对外投资公司上海精益电器厂有限公司，目前占股95.5%，是其实际控股人，此公司成立于1981年，2002改革的时候由国企改为民企，根据有关报道《专访上海精益电器厂有限公司董事长刘光华》提到“刘光华见证公司30年成长”

，猜测，刘光华在改革前是上海精益电器厂（当时的国企）的工人，公司主营低、中、高电器、发电设备的生产和销售。纬景公司的资信及资产情况资本/资信和法律纠纷等相关信息纬景刚成立一年，目前无法律纠纷，关于企业资信这块需要信用报告，一般人民银行有一个信用报告，目前无法查询，也可通过第三方公司能查询，如中诚信，但需要付费纬景资产等相关信息截