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液流电池
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李卿云·头豹分析师
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行业定义
液流电池是由美国科学家Thaller于1974年提出的一种电化学储能技术,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的相互转化。在众多储能技术中,液流电池储能技术具有安全可靠、生命周期内性价比高、环境友好、循环寿命长等优点。自20世纪70年代以来,液流电池的发展跨越了从基础研究到工程应用示范的技术瓶颈,在变革能源生产、转化、运输、存储、消费全产业链中起着举足轻重的作用,为驱动国家清洁低碳、安全高效的能源体系建设提供了关键技术支撑。
AI访谈
行业分类
根据正负极电解质溶液中活性电对种类的不同,液流电池可主要分为铁铬液流电池、锌溴液流电池与全钒液流电池。
AI访谈
行业特征
相较于锂资源,中国钒矿储量丰富,为应用广泛的全钒液流电池提供充足原料,利于保障国家能源安全。全钒液流电池的初期成本投入较高,储能系统的总价随储能时长的增长而降低,未来长时储能经过充分发展,液流电池的成本问题可适当缓解。2018年至2021年,全球及中国液流电池装机规模持续上涨,增速加快,液流电池市场增长空间巨大。
AI访谈
发展历程

液流电池行业

目前已达到 3个阶段
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液流电池行业
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AI访谈
竞争格局
中国液流电池行业目前尚处商业化发展初期,市场体量较小,竞争格局较为分散。从液流电池技术领先程度来看,融科储能凭借持有的310项相关专利在中国液流电池企业中一枝独秀。位于第二梯队的北京普能、武汉南瑞、上海电气等持有专利数目在50-100项之间,已具备建设MW级液流电池储能电站的能力。
AI访谈数据图表
摘要
液流电池是由美国科学家Thaller于1974年提出的一种电化学储能技术,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的相互转化。在众多储能技术中,液流电池储能技术具有安全可靠、生命周期内性价比高、环境友好、循环寿命长等优点。液流电池产业链上游包括电池电堆与电解液的制造,电堆与电解液在电池系统中的占比分别为35%与40%,是液流电池成本构成的主要部分,中游为液流电池系统集成,中国液流电池累计装机规模持续上涨,但在电化学储能市场中的装机规模占比仍然偏低,产业链下游分为电源侧、电网侧与用户侧,当前液流电池的应用以电源侧为主。中国液流电池行业的存量市场规模呈高速增长态势,2018-2021年的历史市场规模年均复合增长率为55.2%,2022年市场规模达10.6亿元,预计2027年将达248.9亿元,2022-2027年市场规模年均复合增长率达87.9%。液流电池行业目前尚处商业化发展初期,市场体量较小,竞争格局较为分散。从技术领先程度来看,融科储能凭借持有的310项相关专利在中国液流电池企业中一枝独秀。位于第二梯队的北京普能、武汉南瑞、上海电气等持有专利数目在50-100项之间,已具备建设MW级液流电池储能电站的能力。未来随着入局企业的增多,液流电池行业的竞争有望加剧,具备优质人才资源、技术储备与产业链一体化布局能力的企业将在市场竞争中脱颖而出,行业出清加速。
液流电池行业定义
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Prompt
液流电池是指电池中电化学反应所涉及的活性物质在不断流动的电池。液流电池通常由两个储液罐、溶液和电池中央的电化学反应槽组成。电池工作时,两个储液罐中的液体通过电解质膜流动,反应槽中的化学物质在反应后释放能量,通过电极将电能输出。 液流电池是一种可再生的储能设备,能够转化化学能为电能,具有高效率、长寿命、大容量、安全可靠等优点。液流电池被广泛应用于储能系统、电网储能、风电、太阳能等领域。 液流电池的定义还可以从不同的角度进行分类。例如,根据电解质的类型,液流电池可以被分为有机液流电池、无机液流电池和混合液流电池。根据电极的类型,液流电池可以被分为单质液流电池和化合物液流电池。此外,还可以通过电池中液体流动的方式进行分类,如单向液流电池和双向液流电池。 总体而言,液流电池是一种能够储存大量电能并可再生的储能设备。各种液流电池定义之间的区别和差异在于液体组成、电极类型和液体流动方式等方面的不同,因此在实际应用中需要根据具体的需求进行选择。
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液流电池是由美国科学家Thaller于1974年提出的一种电化学储能技术,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的相互转化。在众多储能技术中,液流电池储能技术具有安全可靠、生命周期内性价比高、环境友好、循环寿命长等优点。自20世纪70年代以来,液流电池的发展跨越了从基础研究到工程应用示范的技术瓶颈,在变革能源生产、转化、运输、存储、消费全产业链中起着举足轻重的作用,为驱动国家清洁低碳、安全高效的能源体系建设提供了关键技术支撑。
[1]
1:李先锋等《液流电池储能技术研究进展》,《储能科学与技术》
李先锋等《液流电池储能技术研究进展》,《储能科学与技术》
2:https://mp.weixin.qq.com/s/7qrvJfanhMvyJMfOiWNYNQ
液流电池行业分类
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Prompt
液流电池是一种利用液体电解质流动来完成电子转移的电池,由于其具有高能量密度、长寿命、可重复充放电等优点,被广泛应用于储能领域。根据其性质和应用场景的不同,可以将液流电池行业分为以下三个主要分类: 1. 动力型液流电池 动力型液流电池主要用于储存并提供高功率输出,以满足电动车、风力发电等领域的能源储备需要。其特点是能够在短时间内输出较高的电流,具有较高的功率密度。常见的动力型液流电池包括钒液流电池、锌液流电池和铁液流电池。其中,钒液流电池的优点是容量大、寿命长、安全性高,但价格相对较高;锌液流电池则具有低成本、高能量密度等优点,但寿命较短,适合短期储能;铁液流电池则具有高能量密度、低成本、长寿命等优点,是一种性价比较高的液流电池。 2. 储能型液流电池 储能型液流电池主要用于储存大规模的电能,以满足电网调峰、备用电源等需求。其特点是能够长时间存储电能,具有较高的能量密度。常见的储能型液流电池包括钒液流电池、铬液流电池和锌氧化物液流电池。其中,钒液流电池是最常见的储能型液流电池,具有成本低、容量大、寿命长等优点;铬液流电池则具有高能量密度、长寿命等优点,但价格较高;锌氧化物液流电池则具有低成本、高效率等优点,但寿命较短。 3. 科研型液流电池 科研型液流电池主要用于实验室研究、新材料开发等领域,其特点是具有较高的精度和灵活性,能够满足不同的研究需求。常见的科研型液流电池包括自流液流电池、微型液流电池和分析液流电池。其中,自流液流电池是一种自动对流电化学电池,具有高灵敏度、高精度等特点;微型液流电池则是一种小型化、微型化的液流电池,适用于微电子器件等领域;分析液流电池则是一种用于分析化学的电池,具有高精度、高稳定性等特点。 总的来说,液流电池行业的分类标准主要是根据其应用场景、性质、用途等方面进行的。不同类型的液流电池在功率密度、能量密度、成本、寿命等方面都有所不同,应根据实际需求选择适合的类型。随着科学技术的不断发展,液流电池的应用领域也将
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根据正负极电解质溶液中活性电对种类的不同,液流电池可主要分为铁铬液流电池、锌溴液流电池与全钒液流电池。
液流电池分类
铁铬液流电池
铁铬液流电池体系采用铁离子(Fe3+/Fe2+)和铬离子(Cr3+/Cr2+)作为正、负极氧化还原电对,硫酸作为支持电解质,电池电压为1.18V。铁铬液流电池的优势在于可运行的温度区间较大,在20℃-70℃的环境下皆可运行,且电解液原材料资源丰富,价格低廉。但长期研究表明,Cr3+/Cr2+负极电对反应动力学慢、析氢副反应严重的两大弱点难以完全克服,随着运行时间的增加,由于正、负极电解质溶液中铁离子和铬离子的微量互串,容易引起正、负极电解质溶液中活性离子交叉污染,造成储能容量的衰减问题;另一方面,由于Cr3+/Cr2+负极反应动力学慢,铁铬液流电池通常需在较高温度下才能获得较好的性能,然而,铁铬液流电池尤其是铁铬液流电池电堆在高、低温交错环境下容易发生热胀冷缩,导致电池或电堆容易出现漏液的问题,上述问题的存在限制了铁铬液流电池的实际应用。
锌溴液流电池
锌溴液流电池的正、负极两侧电解液组分(溴化锌)完全一致,不存在电解液的交叉污染,电解液再生简单,且原材料资源丰富,度电成本较低,电池环保性能与安全性能好,不易发生燃爆。锌溴液流电池电压高达1.82V,电池活性物质浓度高,理论能量密度高达430Wh/kg,相同容量的液流电池,锌溴液流电池所需电解液体积更少,实际应用中占地面积更小。锌溴液流电池也是目前技术成熟度最高的锌基类液流电池,在海外获得了较好发展。其中,以澳大利亚的Redflow,美国Premium Power和ZBB为代表的公司对其进行了商业化开发,并取得了较好的产业化进展,但这些公司所研发的锌溴液流电池工作电流密度普遍较低(10-20mA/cm²),导致电堆功率密度偏低。
全钒液流电池
全钒液流电池是通过正负极电解液中不同价态钒离子的电化学反应来实现电能和化学能互相转化的储能装置。该电池体系最大的优点是正负极氧化还原电对使用同种元素钒,电解液在长期运行过程中可再生,避免了交叉污染带来的电池容量难以恢复的问题,使用寿命长。全钒液流电池正负极氧化还原电对的电化学反应动力学良好,在无外加催化剂的情况下即可达到较高的功率密度。而且该电池在运行过程中无明显析氢、析氧副反应,具有优良的可靠性。因此,全钒液流电池技术得到了长足的发展,已进入大规模商业示范运行和市场开拓阶段。2021年,钒生产商Bushveld Minerals宣布在南非建设年产200MWh钒电解液生产厂;2022年3月,Invinity签约苏州市吴江区全钒液流电池系统生产制造项目;住友电工与北海道电力工业公司签署合同,将于2022年建成17MW/51MWh的全钒液流电池储能电站,加速推进了全钒液流储能示范项目的应用和推广。
[2]
1:李先锋等《液流电池储能技术研究进展》,《储能科学与技术》;头豹研究院,《2022年中国液流电池行业研究报告:开拓长时储能新方向》
李先锋等《液流电池储能技术研究进展》,《储能科学与技术》;头豹研究院,《2022年中国液流电池行业研究报告:开拓长时储能新方向》
2:https://mp.weixin.qq.com/s/7qrvJfanhMvyJMfOiWNYNQ
3:https://www.leadleo.com/report/reading?id=632d2b900144797113662a7b
液流电池行业特征
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AI专家访谈专家访谈
Prompt
在中国,液流电池是一种新兴的能源领域,已经成为国家重点发展的领域之一。液流电池的商业模式、竞争环境、用户画像、利润成本、行业周期、供给需求、准入门槛、发展前景等方面都有其独特的特点。本文将从这些维度中选取其中三个重要的维度来分析中国液流电池行业的特征,并结合数据进行论证。 1. 商业模式 液流电池的商业模式主要包括三种类型:一种是将液流电池作为产品销售,如华大基因、恒邦股份等;第二种是将液流电池作为服务销售,如优亿科技、慈溪液流电池等;第三种是将液流电池作为技术授权销售,如深圳市天津液流电池有限公司等。 其中,将液流电池作为产品销售的企业占据主导地位,占据了液流电池市场的大部分份额。以华大基因为例,其液流电池产品销售额在2018年达到了1.65亿元。而将液流电池作为服务销售的企业较少,这种商业模式需要大量的技术和人力投入,对企业的要求更高,因此市场份额较小。将液流电池作为技术授权销售的企业也较少,这种商业模式需要具备核心技术和专利,对企业的要求更高,因此市场份额也较小。 2. 竞争环境 中国液流电池行业竞争环境较为激烈,主要集中在技术、品牌、价格、服务等方面。技术方面,液流电池的核心技术主要集中在电解液的研发和生产。目前,液流电池行业技术领先的企业主要有华大基因、慈溪液流电池等。品牌方面,液流电池需要在市场中建立知名度和品牌认知度,目前市场领先的液流电池品牌主要有华大基因、恒邦股份等。价格方面,液流电池的价格是影响消费者购买的重要因素之一。目前市场上液流电池的价格相对较高,部分消费者对其价格还存在疑虑。服务方面,液流电池的售后服务是影响消费者购买的另一个重要因素。目前市场上一些液流电池企业提供的售后服务不够完善,需要不断加强。 3. 用户画像 液流电池的用户主要分为两类:一类是科研机构、大学、实验室等学术机构,另一类是工业领域的用户,如能源储备、电动汽车等。其中,科研机构、大学、实验室等学术机构是液流电池最早的用户,这些机构对液流电池的技术要求更高,对其性能和稳定性等方面的要求也更高。而工业领域的用户主要是因为液流电池具有高能量密度、长寿命
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相较于锂资源,中国钒矿储量丰富,为应用广泛的全钒液流电池提供充足原料,利于保障国家能源安全。全钒液流电池的初期成本投入较高,储能系统的总价随储能时长的增长而降低,未来长时储能经过充分发展,液流电池的成本问题可适当缓解。2018年至2021年,全球及中国液流电池装机规模持续上涨,增速加快,液流电池市场增长空间巨大。
1
原料资源丰富
当前在液流电池中应用最广的全钒液流电池原料钒矿资源储量丰富。
全球锂资源主要分布在智利、阿根廷、美国等9个国家,其中智利锂矿储量占据全球储量的41%,澳大利亚锂矿储量占据全球储量的25%,中国锂矿储量仅占全球储量的7%,人均锂资源不足,同时新能源汽车行业的蓬勃发展带动上游锂离子电池需求激增,锂资源供应日趋紧张。相较锂矿储量,根据美国地质勘探局统计,截至2021年末,全球钒金属储量超过6,300万吨,其中符合当前采掘和生产要求的部分约为2,417万吨,中国占比39.3%,储量达950万吨,居世界第一。2021年中国钒产品总产量为73,514吨(折金属钒),全球占比63.6%,充足的钒矿资源可为国家能源安全提供重要保障。
2
初装成本较高
全钒液流电池的初期成本投入较高,储能系统的总价随储能时长的增长而降低。
根据已披露的液流电池电站中标项目投资金额来看,全钒液流电池电站的初期投资成本约为锂离子电池电站的2-3倍,高昂的初装成本是全钒液流电池建设规模扩张的最大制约因素。根据专家测算,当储能时长为1小时,包含电解液的液流电池储能系统总价格为7,500元/kWh;当储能时长为4小时,储能系统总价格为3,000元/kWh;当储能时长达8小时,储能系统总价格降至2,250元/kWh。由于全钒液流电池的输出功率和储能容量可以相互独立,储能系统的成本随储能时间的增长而摊薄,液流电池的初期投资成本最高。鉴于当前液流电池供给配套尚不成熟,产能规模偏小,降本效率远不及锂离子电池。未来长时储能经过充分发展,液流电池的成本问题可适当缓解。
3
市场前景广阔
全球及中国液流电池装机规模持续上涨,增速加快,液流电池市场增长空间巨大。
2018年至2021年,全球液流电池累计装机规模持续增长,由79.5MW上涨至152.2MW。中国液流电池累计装机规模由16.1MW上涨至51.6MW,占全球液流电池装机规模的比重同样水涨船高,尽快中国液流电池产业起步晚于其他国家,近年来商业化进程已迎头赶上。2021年,中国液流电池装机规模增速达125.3%,远高于同期全球液流电池装机规模增速,原因在于中国逐步建立起较为完善的液流电池产业链,早期签订的多个液流电池装机项目于2021年正式落地投运生产。
[3]
1:中国地质调查局;吴优等,《2021年全球钒工业发展报告》,《钢铁钒钛》2022年第43卷第5期;张华民,《全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望》,《储能科学与技术》;头豹研究院,《2022年中国液流电池行业研究报告:开拓长时储能新方向》
中国地质调查局;吴优等,《2021年全球钒工业发展报告》,《钢铁钒钛》2022年第43卷第5期;张华民,《全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望》,《储能科学与技术》;头豹研究院,《2022年中国液流电池行业研究报告:开拓长时储能新方向》
2:http://www.zhzx.cgs.gov.cn/xxfw02/dxkp/202206/t20220622_702728.html
3:http://www.gtft.cn/cn/article/doi/10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.001
4:https://mp.weixin.qq.com/s/fkN1bLffF2AdD2XmkTK4pA
5:https://www.leadleo.com/report/reading?id=632d2b900144797113662a7b
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行业分类
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行业规模
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