前言

在新能源领域，中国已经成为了太阳能、风能发电强国，关键零部件出口占据了全球贸易的主要份额。如今，新型储能作为新能源未来发展的关键支撑技术，备受行业头部企业、产业资本以及创投机构的追捧。

新型储能是指除传统抽水储能技术之外，以输出电力为主要形式的的储能技术项目，通常具有建设周期短、选址相对灵活、调节能力强，与新能源开发更加匹配等优势。

国家能源局科技司副司长刘亚芳分析指出，新型储能有物理储能与化学储能两大类别。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气、飞轮储能、重力储能、相变储能等；化学储能主要包括锂离子电池、钒液流电池、铁铬液流电池、钠离子电池以及氢（氨）储能等多种技术路线。

2020年，伴随“十三五”规划的完成，中国新型储能技术实现由研发示范向商业化初期的过渡，而在随后的短短三年间，中国储能行业进入爆发期。

2023年上半年，中国新增新型储能项目数量（含规划、建设中和运行项目）已达850个，是2022年同期的2倍多。

当下，种种“疯狂”行业现状不由让人思考：储能技术到底价值何在，新型储能技术的发展为何能够吸引如此多的关注？市场对于新型储能技术的需求，到底是什么？“钠电”“锂电”等热门技术路线，未来又将走向何方？

储能严究院将为您逐篇解析，揭开新型储能技术的面纱，共同探讨新型储能技术的未来趋势。

本期为储能戈尔迪之结系列第二篇，聚焦长时液流储能。

文/马沙沙

编辑/杨倩

来源/储能严究院

随着中国石油入局星辰新能，液流储能再次引起世人瞩目。

事实上，2023年下半年，液流储能板块融资十分活跃，成为百花齐放的储能路线中最为夺目的支流。

据「储能严究院」不完全统计，2023年全年，纬景储能、大连融科、上海电气储能、液流储能Enerflow、星辰新能等行业新星融资总额超过25亿元。在这一投资领域，中石油昆仑资本、国家电投、高瓴创投、红杉资本、上海电气、君联资本、松禾资本、高榕资本、金鼎资本等资本身影活跃。

产能方面，仅11-12月，液流储能投建项目总规划产能超过13GWh。

▲数据来源|企查查；制图|储能严究院

▲数据来源|公开资料；制图|储能严究院

值得注意的是，12月27日，国家能源局对56个新型储能试点示范项目进行公示，总规模约8.2吉瓦/29.8吉瓦时，覆盖了几乎全部电化学储能技术路线，其中液流电池项目达到8个，显著超过钠离子电池、飞轮储能等。

可再生能源配套储能，主要是为了平抑供电的不稳定性、波动性和间歇性。

据国际能源署（简称IEA）预测：2025年，可再生能源在全球发电结构中的份额占比将超过三分之一，从2022年占比29%上升到占比35%。随着可再生能源占比飞速提升，电力市场对适配的储能技术提出了终极需求——长时、长效、安全，液流储能恰恰完美匹配上述需求。

一名头部液流储能公司创始人对「储能严究院」表示，“只有液流才能满足大规模长时储能的需求，抽蓄、压缩空气和锂电都无法做到，因此液流会变成大储的刚需。但行业的痛点也很多，至少要在现有成本基础上降一半才有大规模应用的机会。液流电池技术壁垒非常高，需要长期深耕，光靠资本堆不出未来。”

根据长时储能委员会（LDES）与麦肯锡2021年底联合发布的报告，预计2030年全球长时储能的装机规模将达到4-8TWh，2040年则将达到85-140TWh。

但现实远不如理想诱人。据CNESA全球储能项目库统计，截至2022年底，液流电池在新型储能中装机总量中占比仅为1.6%，与锂离子电池的94.5%差距悬殊。

不过，这一数据成功突破了1%的临界点，相比2021年的0.9%已经有了显著的提升。不容忽视的是，今年以来，4小时以上长时储能招标日益频密，鼓励政策也频现报端，液流电池装机量比重料将进一步提升。

“长期比较看好，短期成本下降有限。”一名资深观察人士对「储能严究院」表示，今年国内液流储能装机总量将超过100MWh。

毫无疑问，液流储能的前景是光明的，但其产业化发展的黎明，似乎仍在成本的拷问之下并不明朗。

01.

液流电池：长时储能的优选技术

在2023年5月召开的第十三届中国国际储能大会上，中国科学院院士赵天寿曾表示：“长时储能在新型电力系统中非常重要，是目前我们最大的缺口。”

如今有关长时储能的各种技术路线中，最广为人知的就是“抽水蓄能”这种古老又成熟的储能技术，配套水力发电工程，在全球储能项目中也占据着较大的比重。

但是，基于重力的抽水蓄能储能项目对建设环境的要求较高：一是需要靠近水资源所在地，二是需要关注建设所在地河流的泥沙、地质和地形条件，极易受到地域限制，难以充分适配太阳能、风能等可再生能源为主导的新型电力工程。

而在适配太阳能、风能发电的各种新型储能技术中，当下“爆火”的锂离子储能电池、钠离子储能电池，又属于能效在4小时以下的短时储能技术路线。

面对可再生能源电力工程面临的挑战和需要大规模长时、长效储能设施参与电力调配的实际需求，电化学储能技术领域的液流电池，在沉寂了近半个世纪之后，终于被市场看到，正在成为配套可再生能源电力项目极具竞争优势的储能技术之一。

它安全性高，不易自燃、不易爆炸；适合建设成大型储能设施，实现长时、长效储能，又具有较低的瓦时成本；既具备规模化建设的条件，又不受自然资源和建设地形的限制，目前在建的单个液流电池项目普遍规模都在200～700兆瓦（MW）。

行业专家表示：2023年将是液流电池产业转折的关键一年。

TIPS：液流电池技术原理

液流电池是一种通过电解液中活性物质在电极上发生电化学氧化还原反应来实现电能和化学能相互转化的电池技术。

1974年，美国航空航天局(NASA)的科学家Thaller等人创造了第一个液流电池体系：铁铬液流电池体系，采用Fe3+/Fe2+//Cr3+/Cr2+作为正、负极氧化还原电对，使用硫酸作为电解质，电池电压为1.18V。

发展迄今，经过不断地迭代，一系列不同类型的新体系液流电池储能技术不断涌现，发展较成熟的技术路线包括锌-溴电池、多硫化钠-溴电池、铁铬电池、锌铁液流电池、全钒液流电池等。

而不同技术路线的本质区别在于：电解液中的活性电对种类不同。

整体而言，液流电池的活性电对材料种类的选择可以分为无机体系和有机物体系。无机物体系的液流电池的正、负极氧化还原电对均为无机物，而有机体系液流电池的正、负极氧化还原电对至少有一个是有机物（比如由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成）。

有机液流电池的优势是原料资源丰富且容易获取，而无机体系液流电池相比有机液流电池具有更好的稳定性，但无机体系里可选择的电对种类有限，并且电位、溶解度等性质较难调控。

△液流电池的结构与工作原理图，以全钒液流电池为例，其单体的构成包括：正负电极、隔膜、集流体、外部储液罐、密封圈、推送泵、连接管道等部件。隔膜主要用来隔绝两侧正负极活性物质和传导离子；外部储液罐主要存储正负极活性物质；推送泵主要用于将存储于外部储液罐中的正负极活性物质推送到电池中进行反应。图源：《低成本液流电池储能技术研究》，刘庆华等著，刊登于《储能科学与技术》，2019年12月第S1期