長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)是可實(shí)現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，以滿足電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定。可再生能源發(fā)電具有間歇性的特點(diǎn)，主要發(fā)電時(shí)段和高峰用電時(shí)段錯(cuò)位，存在供需落差。隨著新能源發(fā)電的滲透率持續(xù)上升，平衡電力系統(tǒng)的負(fù)荷要求也不斷增加?？稍偕茉窗l(fā)電滲透率越高，所需儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)。相較于短時(shí)儲(chǔ)能，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)可更好地實(shí)現(xiàn)電力平移，將可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)移到電力需求高峰時(shí)段，起到平衡電力系統(tǒng)、規(guī)?；瘍?chǔ)存電力的作用?，F(xiàn)有長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線中，釩液流電池為目前最成熟、應(yīng)用范圍最廣的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，中國(guó)在釩液流電池領(lǐng)域走在前列，擁有資源、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，正在得到加力提速。

2024年7月25日，國(guó)家發(fā)改委、能源局、數(shù)據(jù)局發(fā)布《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案（2024—2027年）》，提出圍繞不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)爬坡速率、容量、長(zhǎng)時(shí)間尺度調(diào)節(jié)及經(jīng)濟(jì)性、安全性的需求，探索建設(shè)一批液流電池、飛輪、壓縮空氣儲(chǔ)能等多種技術(shù)路線的儲(chǔ)能電站，對(duì)釩液流電池等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，將發(fā)揮重要的支持作用。

一、大規(guī)模、高比例新能源電力格局下長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)日益成為電力系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)需要

（一）現(xiàn)有2h儲(chǔ)能僅是儲(chǔ)能發(fā)展的初級(jí)階段，未來(lái)4h以上及更長(zhǎng)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能才是“正餐”

多元化電力實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)，需要多類型儲(chǔ)能的融合并舉發(fā)展。在不同時(shí)間和空間尺度上，既能滿足電網(wǎng)的狀態(tài)穩(wěn)定和短時(shí)功率平衡需求，又能滿足大規(guī)模系統(tǒng)調(diào)節(jié)和存儲(chǔ)需要，從而增強(qiáng)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡的能力。

風(fēng)光新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性問(wèn)題包括三個(gè)大的方面：隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性。隨機(jī)性問(wèn)題需要備用型儲(chǔ)能來(lái)解決，即應(yīng)急備用電源；波動(dòng)性問(wèn)題需要功率型儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率穩(wěn)定；而間歇性問(wèn)題只有靠容量型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能來(lái)解決，需要長(zhǎng)時(shí)、大容量?jī)?chǔ)能解決一定時(shí)段的用能需求。因此，有專家形容，今天已普遍應(yīng)用的功率型和介于功率型與容量型之間的能量型儲(chǔ)能只是“開胃菜”，4小時(shí)以上的容量型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能才是“正餐”，未來(lái)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展規(guī)模，將可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他場(chǎng)景儲(chǔ)能類型。

隨著風(fēng)光占比不斷提高，新型電力系統(tǒng)對(duì)4小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求更甚。目前，鋰電池2-4小時(shí)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)，越來(lái)越無(wú)法滿足長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的日間平衡。國(guó)網(wǎng)能源研究院預(yù)測(cè)：2060年全社會(huì)用電量將可能達(dá)到15.7萬(wàn)億kWh（1570萬(wàn)GWh），電源裝機(jī)將超過(guò)67億kW，非化石能源裝機(jī)占比和發(fā)電量占比均超過(guò)80%；其中，風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)將超過(guò)40億千瓦，裝機(jī)占比超過(guò)60%，發(fā)電量占比超過(guò)50%。

隨著新能源電源和電力電子設(shè)備大規(guī)模接入，電力系統(tǒng)高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備的“雙高”特征凸顯，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源提出了巨大的需求。在此情況下，電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量持續(xù)下降，調(diào)頻、調(diào)壓能力不足，使得電力實(shí)時(shí)平衡難度增大，這對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源提出了巨大的需求。同時(shí)，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電易受天氣影響，“極熱無(wú)風(fēng)、極寒少光”特點(diǎn)明顯，出現(xiàn)極端天氣時(shí)出力不穩(wěn)定，容易造成電力供需不平衡。根據(jù)仿真分析，當(dāng)電力系統(tǒng)中風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電量占比超過(guò)50%時(shí)，需要解決數(shù)天、數(shù)周乃至跨季節(jié)的電力電量平衡問(wèn)題。由于2至4小時(shí)的短時(shí)儲(chǔ)能不具備相應(yīng)的支撐能力，大規(guī)模長(zhǎng)周期儲(chǔ)能的作用將會(huì)進(jìn)一步凸顯。

從細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域看，在發(fā)電側(cè)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能主要用于并網(wǎng)，同時(shí)能避免供電的中斷，特別是當(dāng)風(fēng)光電占主導(dǎo)時(shí)，理想儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)應(yīng)覆蓋風(fēng)光間歇期，其時(shí)長(zhǎng)都要超過(guò)10個(gè)小時(shí)的時(shí)間。在電網(wǎng)側(cè)，為風(fēng)光電外送，我國(guó)已建成多條跨區(qū)域電網(wǎng)，但因新能源發(fā)電的波動(dòng)、電力供應(yīng)與需求在時(shí)段上的不匹配，跨區(qū)域輸電功率存在約6個(gè)小時(shí)的低谷期，需要儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)超過(guò)低谷期的技術(shù)，以削峰填谷提高電網(wǎng)利用率及輸電能力。在用戶側(cè)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的主要作用是降低用電成本，工商業(yè)電價(jià)低谷端持續(xù)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)6小時(shí)，高峰段持續(xù)時(shí)長(zhǎng)一般也要超過(guò)6小時(shí)，工商業(yè)用戶為降低用電成本，亦需要配置超過(guò)6小時(shí)的儲(chǔ)能。

具備長(zhǎng)壽命、高安全的液流電池主導(dǎo)的場(chǎng)景，將彌補(bǔ)鋰電池的安全、長(zhǎng)時(shí)缺陷。有專家認(rèn)為，鋰電池非常適合電動(dòng)汽車的瞬時(shí)高能電源，但不太適合4個(gè)小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，因此鋰電池并不是電網(wǎng)日益需要的日間儲(chǔ)能的解決方案。此外，鋰電池儲(chǔ)能其本身存在的安全性問(wèn)題，例如鋰電池存在的熱失控傾向，隨使用時(shí)間增長(zhǎng)而降低的存儲(chǔ)容量（電池容量衰減），也會(huì)降低鋰電池作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決方案的適用性。

（二）長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將成為高比例大規(guī)模新能源發(fā)展下的“剛需”

據(jù)國(guó)際通行經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究表明，新能源發(fā)電量在一個(gè)國(guó)家或地區(qū)能源結(jié)構(gòu)中的占比超過(guò)20%以后，4h以上長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將成為剛需。新能源裝機(jī)占比達(dá)到50%—80%時(shí)，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)需要達(dá)到10小時(shí)以上。

可再生能源發(fā)電滲透率越高，所需儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)。國(guó)家能源局發(fā)布2024年1~7月份全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至7月底，全國(guó)累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約31.032億kW，同比增長(zhǎng)14.0%。其中，太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量約7.3557億kW，同比增長(zhǎng)49.8%；風(fēng)電裝機(jī)容量約4.7053億kW，同比增長(zhǎng)19.8%。太陽(yáng)能和風(fēng)電總裝機(jī)達(dá)到12.061億kW（1206.1GW），占比達(dá)到39.03%，提前6年半實(shí)現(xiàn)2030年的目標(biāo)。其他火電裝機(jī)14.1061億kW，占比45.45%；水電裝機(jī)4.2853億kW，占比13.81%。2024年上半年，全國(guó)可再生能源發(fā)電量達(dá)15600億kWh，同比增加22%，約占全部發(fā)電量的35.1%；其中，太陽(yáng)能和風(fēng)電發(fā)電量合計(jì)達(dá)9007億kWh（90.07萬(wàn)GWh），約占全部發(fā)電量的20%，同比增長(zhǎng)23.5%。

目前，我國(guó)風(fēng)光新能源發(fā)電已達(dá)20%的門檻。新能源滲透率的快速提升，疊加其出力的不穩(wěn)定性，對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求進(jìn)一步提升。有專家分析，以光伏為例，集中式大規(guī)模光伏發(fā)電平均時(shí)長(zhǎng)為每天達(dá)到5h，如果用電需求全部以光伏電力滿足，則至少需要配置釋能時(shí)長(zhǎng)19h以上的儲(chǔ)能，才能覆蓋光伏不出力時(shí)段的電力需求，完成光伏電力的日循環(huán)供應(yīng)。因此，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，正當(dāng)其時(shí)。

現(xiàn)有鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)難以滿足長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求，發(fā)展長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)變革的必然需求。我國(guó)目前新型儲(chǔ)能裝機(jī)中，鋰離子電池儲(chǔ)能高達(dá)97%。但目前的鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)難以滿足“新能源+儲(chǔ)能”的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求。2030年后，在我國(guó)新型電力系統(tǒng)中可再生能源的比例將會(huì)大幅度提高，火力發(fā)電的比例將會(huì)大幅度降低，電網(wǎng)調(diào)峰的作用將由火電調(diào)峰電站移交給儲(chǔ)能電站，長(zhǎng)時(shí)段陰雨天時(shí)，太陽(yáng)能電池的發(fā)電量將大幅度降低。在此情況下，要保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定供電，需要大功率、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)揮作用。因此，繼續(xù)部署和支持高安全性、使用壽命大于15年、環(huán)境友好的長(zhǎng)時(shí)技術(shù)的研究開發(fā)和工程應(yīng)用，是能源結(jié)構(gòu)變革的必然需求。

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)將成為“成本最低的靈活性解決方案。麥肯錫預(yù)計(jì)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的潛在市場(chǎng)空間將從2025年開始大規(guī)模增長(zhǎng)，全球累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到30-40GW，累計(jì)投資額約500億美元；2030年起全球新能源占比將超過(guò)60%，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能容量將達(dá)到200-300GW，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求約占新能源發(fā)電的10-20%，將成為維持系統(tǒng)平衡的重要條件手段。

在2021年全球氣候峰會(huì)上，國(guó)際長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)與麥肯錫發(fā)布報(bào)告稱，當(dāng)再生能源發(fā)電量達(dá)到電力系統(tǒng)的60%-70%的市場(chǎng)份額時(shí)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)將成為“成本最低的靈活性解決方案”。據(jù)國(guó)際能源咨詢機(jī)構(gòu)大模型預(yù)測(cè)，全球電化學(xué)電池儲(chǔ)能在未來(lái)10年中，鋰電池將讓出整個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)4%的市場(chǎng)份額，液流電池和鈉離子電池的產(chǎn)能都將翻倍。

（三）新型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)可在更長(zhǎng)時(shí)間維度調(diào)節(jié)新能源發(fā)電的波動(dòng)，并提供更長(zhǎng)時(shí)間的電力安全保障儲(chǔ)備

儲(chǔ)能技術(shù)根據(jù)其充放電時(shí)長(zhǎng)，一般分為短時(shí)儲(chǔ)能和長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能兩大類。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能是在普通儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)跨天、跨月、乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能具備為電力系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力支持，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性的能力。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的充放電時(shí)長(zhǎng)暫未達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。2021年，全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)在其首份報(bào)告《凈零電力——可再生電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能》報(bào)告，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)被定義為任何可以長(zhǎng)期進(jìn)行電能存儲(chǔ)的技術(shù)。該技術(shù)同時(shí)能以較低成本擴(kuò)大規(guī)模，并能維持?jǐn)?shù)小時(shí)、數(shù)天甚至數(shù)周的電力供應(yīng)。2021年美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布《長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能簡(jiǎn)報(bào)》，把長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能定義為持續(xù)放電時(shí)間不低于4小時(shí)的儲(chǔ)能技術(shù)。同年美國(guó)能源部發(fā)布相關(guān)報(bào)告，將其定義為額定功率下至少持續(xù)運(yùn)行（放電）10小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。我國(guó)為區(qū)分大規(guī)模建設(shè)的2小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，一般把長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能定義為4小時(shí)以上的儲(chǔ)能技術(shù)。

相比短時(shí)儲(chǔ)能，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能具有以下三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

一是可在更長(zhǎng)時(shí)間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電的波動(dòng)，保障多元負(fù)荷用電需求、提升新能源消納能力。可再生能源發(fā)電具有間歇性的特點(diǎn)，主要發(fā)電時(shí)段和高峰用電時(shí)段錯(cuò)位，存在供需落差。在火電等支撐性保障電源占比不斷降低的情況下，電力系統(tǒng)將面臨新能源持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的低出力、不出力或大出力等多種可預(yù)見情景。在此情景下，短時(shí)儲(chǔ)能不具備多小時(shí)、數(shù)天的消納保障能力，通過(guò)“新能源+長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能”，可以保障更多場(chǎng)景下多元負(fù)荷用電需求、提升新能源消納能力。

美國(guó)加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（CAISO）評(píng)估加州的電力生產(chǎn)和需求時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著光伏裝機(jī)容量的逐年上升，一日凈負(fù)荷曲線的彎曲程度越來(lái)越明顯，凈負(fù)荷的大幅波動(dòng)會(huì)損害電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。因此隨著可再生能源的滲透率逐年上升，對(duì)平衡電力系統(tǒng)的負(fù)荷要求增加。而長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能可在更長(zhǎng)時(shí)間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動(dòng)，避免電網(wǎng)擁堵，增加清潔能源消納能力。根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Strategen研究報(bào)告，當(dāng)風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)到50%-80%時(shí)，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)需要達(dá)到10h以上。

二是可為電力系統(tǒng)提供長(zhǎng)周期的靈活性調(diào)節(jié)，提供更長(zhǎng)時(shí)間的電力安全保障儲(chǔ)備。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能有具備調(diào)頻優(yōu)勢(shì)。隨著新能源比例的逐步提升，用戶負(fù)荷、光伏和風(fēng)力發(fā)電等的不確定性使得電力系統(tǒng)凈負(fù)荷波動(dòng)加劇。傳統(tǒng)調(diào)頻資源火電機(jī)組因爬坡約束和機(jī)組啟停限制難以快速并長(zhǎng)期跟蹤負(fù)荷需求，而長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能兼顧儲(chǔ)能系統(tǒng)快速響應(yīng)及長(zhǎng)期輸出能力，有望成為電力系統(tǒng)的調(diào)頻主力。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)所具有的這種靈活性，在時(shí)間尺度上與電力系統(tǒng)安全性和容量充裕度存在耦合關(guān)系。針對(duì)不同的功能，所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)存在顯著差異，因此一般需要在分鐘級(jí)、小時(shí)級(jí)、日級(jí)、季度級(jí)乃至年度級(jí)等多時(shí)間尺度上規(guī)劃電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

短時(shí)儲(chǔ)能側(cè)重于保證電力系統(tǒng)在瞬時(shí)擾動(dòng)下保持平衡等電網(wǎng)安全性問(wèn)題；長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能則側(cè)重于實(shí)現(xiàn)峰谷時(shí)期供需匹配等經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。隨著高比例新能源并網(wǎng)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能可以應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)的瞬時(shí)功率變化。尤其在季節(jié)性氣候或極端氣象條件下，系統(tǒng)靈活性出現(xiàn)短期無(wú)法滿足供需平衡，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能可以提供更長(zhǎng)時(shí)期的電力安全保障儲(chǔ)備。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外極端天氣頻發(fā)，自然災(zāi)害多發(fā)，導(dǎo)致電力安全問(wèn)題受到高度重視。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能可在極端天氣下為系統(tǒng)提供持續(xù)、安全、可靠的電力供應(yīng)，發(fā)揮應(yīng)急保供作用；還能有效應(yīng)對(duì)季節(jié)性保供需求，提升系統(tǒng)事故后快速恢復(fù)和應(yīng)急處置能力。因此，大力發(fā)展長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)進(jìn)一步降低電力系統(tǒng)對(duì)煤電等化石能源的依賴，促進(jìn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，具有十分重大的意義。

三是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性或更高。相較于短時(shí)儲(chǔ)能，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)可更好地實(shí)現(xiàn)電力平移，將可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)移到電力需求高峰時(shí)段，起到平衡電力系統(tǒng)、規(guī)模化儲(chǔ)存電力的作用。美國(guó)電力研究院（EPRI）最近進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，根據(jù)加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（CAISO）在2019年的日前綜合能源價(jià)格，持續(xù)放電時(shí)間為4小時(shí)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)所獲得的利潤(rùn)，僅是持續(xù)放電時(shí)間20小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的76％。也就是說(shuō)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的收益會(huì)更高。

二、美歐等多個(gè)國(guó)家持續(xù)加碼長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能政策支持，全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)火熱

2021年11月，在蘇格蘭格拉斯哥舉行的聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)上，來(lái)自包括英國(guó)石油公司、西門子能源公司、Highview Power公司、Form Energy公司等25家能源和科技公司的高管，成立了“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能理事會(huì)”。該理事會(huì)旨在就長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)企業(yè)、政府和公用事業(yè)公司進(jìn)行宣傳和教育，并制定激勵(lì)政策支持大規(guī)模部署長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

美國(guó)能源部從2018年起就不斷地投入資金，支持長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)研發(fā)，其目標(biāo)是在2030年把儲(chǔ)能成本降低到5美分/kWh以內(nèi)。加州由于較高的可再生能源發(fā)電比例，是最早大量部署持續(xù)放電時(shí)間4小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的地區(qū)之一。從2019年開始，加州地區(qū)就已經(jīng)開始陸續(xù)部署4小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。據(jù)全球調(diào)查機(jī)構(gòu)Strategen的研究報(bào)告，到2045年，加州太陽(yáng)能的占比將達(dá)到75%。為平衡太陽(yáng)能發(fā)電，需要在白天存儲(chǔ)8到12個(gè)小時(shí)的電能，晚間存儲(chǔ)調(diào)度量也將增加，最多時(shí)需連續(xù)放電12小時(shí)， 長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展不可或缺。據(jù)Strategen預(yù)測(cè)，加州到2030年將部署2-11GW的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能設(shè)備，到2045年將實(shí)現(xiàn)45-55GW的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能配置。

英國(guó)政府為24個(gè)不同技術(shù)類型的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)提供了6800萬(wàn)英鎊的競(jìng)爭(zhēng)性融資資金支持，并于2021年初啟動(dòng)了總投資1億美元的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能示范競(jìng)賽。

歐洲投資銀行管理的歐盟創(chuàng)新基金項(xiàng)目發(fā)展援助(PDA)從15個(gè)被定義為大規(guī)模清潔能源項(xiàng)目中，選擇了重力儲(chǔ)能和熱儲(chǔ)能兩個(gè)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目進(jìn)行支持，每個(gè)項(xiàng)目投資超過(guò)750萬(wàn)歐元。

目前，以美國(guó)加州、德國(guó)、澳大利亞南部為代表的歐美地區(qū)，風(fēng)光發(fā)電量占比已經(jīng)很高，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求也愈發(fā)迫切。去年澳大利亞政府宣布，只對(duì)4小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能設(shè)施給予政府補(bǔ)貼，鼓勵(lì)在澳洲本土更多應(yīng)用長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。

三、我國(guó)已出臺(tái)多項(xiàng)政策，促進(jìn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

2021年8月，國(guó)家發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購(gòu)買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，其中要求“超過(guò)電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的新增可再生能源發(fā)電項(xiàng)目，需配建4小時(shí)以上的調(diào)峰能力”。

國(guó)家發(fā)改委、能源局2022年3月印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出，要推動(dòng)多時(shí)間尺度新型儲(chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范，重點(diǎn)試點(diǎn)示范壓縮空氣、液流電池、高效儲(chǔ)熱等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。

2023年6月，國(guó)家能源局發(fā)布的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》指出，2030至2045年，規(guī)模化長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)取得重大突破，滿足日以上平衡調(diào)節(jié)需求。以機(jī)械儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、氫能等為代表的10小時(shí)以上長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)攻關(guān)取得突破，實(shí)現(xiàn)日以上時(shí)間尺度的平衡調(diào)節(jié)，推動(dòng)局部系統(tǒng)平衡模式向動(dòng)態(tài)平衡過(guò)渡。

2023年12月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2024年本）》，在“新型電力系統(tǒng)技術(shù)及裝備”中，明確要發(fā)展長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。

科技部發(fā)布的《“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃》，提出為代表各種長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能多種儲(chǔ)能技術(shù)提供研發(fā)資金支持。重點(diǎn)包括超長(zhǎng)時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)3項(xiàng)：100MW級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)、新一代液流電池儲(chǔ)能技術(shù)、寬液體溫域高溫熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)；中長(zhǎng)時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)4項(xiàng)：低成本長(zhǎng)壽命錳基儲(chǔ)能鋰離子電池、有機(jī)儲(chǔ)能電池、水系金屬離子儲(chǔ)能電池、百兆瓦時(shí)級(jí)鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)。

地方政策層面，目前已有多個(gè)省份頒布的政策中,明確要求電源側(cè)配儲(chǔ)的調(diào)峰時(shí)長(zhǎng)超過(guò)4個(gè)小時(shí)。并明確將在液流電池的技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目扶持等方面給予支持。2023年7月，山東省發(fā)布《關(guān)于支持長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能試點(diǎn)應(yīng)用的若干措施》，這是我國(guó)首個(gè)就長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能出臺(tái)的專項(xiàng)支持政策，對(duì)于壓縮空氣、液流電池等的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能加大容量租賃和容量補(bǔ)償支持力度的支持措施，并支持參與現(xiàn)貨市場(chǎng)。

截止2023年底，國(guó)內(nèi)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)2.1小時(shí)。隨著可再生能源占比提升，電網(wǎng)調(diào)節(jié)壓力增大，配儲(chǔ)由最初的鼓勵(lì)引導(dǎo)到成為并網(wǎng)標(biāo)配，再到目前部分省份不合格受罰，比例從10%-20%逐步上升至15%-30%，配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)從1-2小時(shí)提升至4-5小時(shí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，河北、西藏、內(nèi)蒙、上海、新疆等10個(gè)多省份明確提出配置4小時(shí)以上長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，推動(dòng)4小時(shí)以上儲(chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

我國(guó)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能戰(zhàn)略布局已落后于國(guó)際。美國(guó)能源部于2023年3月提出凈零情景下2050年需部署225-460GW長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。英國(guó)政府于2024年1月提出在2030—2050年部署20GW長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，英國(guó)電力系統(tǒng)可節(jié)省240億英鎊（約2188億人民幣）。為解決長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能部署障礙，加大投資力度，美國(guó)能源部在2021年提出了十年內(nèi)將電網(wǎng)規(guī)模的10小時(shí)以上長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能成本降低 90%的戰(zhàn)略目標(biāo)，英國(guó)能源安全和凈零部提出了面向長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的投資激勵(lì)計(jì)劃。

國(guó)際市場(chǎng)已經(jīng)普遍認(rèn)識(shí)到，基于不同的成本下降幅度，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能與鋰電技術(shù)在電力市場(chǎng)中的日內(nèi)市場(chǎng)（即日內(nèi)能量時(shí)移市場(chǎng)）具有“此消彼長(zhǎng)”的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，我國(guó)鋰電發(fā)展已經(jīng)在國(guó)際上相對(duì)領(lǐng)先，但國(guó)內(nèi)目前還未有專門針對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能戰(zhàn)略布局和激勵(lì)計(jì)劃。只有新能源+長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能成功替代化石能源，才能真正實(shí)現(xiàn)全球碳中和。

四、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能在不同時(shí)間尺度調(diào)節(jié)場(chǎng)景下，需要不同的技術(shù)發(fā)揮作用

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需要不同時(shí)長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)，以滿足各類場(chǎng)景的調(diào)節(jié)需求。與短時(shí)儲(chǔ)能相比，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能在提升新能源發(fā)電消納能力、增強(qiáng)電網(wǎng)靈活性等方面優(yōu)勢(shì)更明顯。尤其是應(yīng)對(duì)季節(jié)性氣候或極端天氣時(shí)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能可以提供更長(zhǎng)時(shí)間的電力安全保障儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)跨天、跨月甚至跨季節(jié)的充放電循環(huán)?！靶履茉?長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能”將成為保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要解決方案之一。

根據(jù)日、周、季等時(shí)間尺度，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能分為日長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（4至12小時(shí)）、周長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（12至100小時(shí)）和季長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（100小時(shí)以上）。日長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能主要應(yīng)用于日間能量轉(zhuǎn)換；周長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用于多天電力平衡；季長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用于季節(jié)電力平衡以及極端天氣下的電力平衡。

綜合考慮當(dāng)前長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)放電時(shí)長(zhǎng)和容量、效率、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)成熟度等多種因素，據(jù)相關(guān)專業(yè)研究，日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)和季調(diào)節(jié)場(chǎng)景，需適用不同的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。

在日調(diào)節(jié)場(chǎng)景下，抽水蓄能是最適用的儲(chǔ)能技術(shù)，壓縮空氣、液流電池等仍處于工程示范階段。當(dāng)前，火電機(jī)組仍是我國(guó)電力系統(tǒng)靈活性的主要支撐，儲(chǔ)能主要用于日間調(diào)峰。抽水蓄能憑借技術(shù)成熟以及成本低等優(yōu)勢(shì)成為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的主流方式；而壓縮空氣儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)熱、液流電池和氫儲(chǔ)能等仍處在工程示范階段，包括技術(shù)的成熟度、生產(chǎn)制造工藝的成熟度、以及其產(chǎn)業(yè)鏈的配套等，目前都還不具備其應(yīng)有的成本優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前市場(chǎng)機(jī)制下尚不具備競(jìng)爭(zhēng)力。

在周調(diào)節(jié)場(chǎng)景下，液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)熱等將成為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的主要方式，將形成多元化競(jìng)爭(zhēng)格局。隨著新能源占比逐步提高，電力系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求進(jìn)一步增加，將推動(dòng)多種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用。壓縮空氣儲(chǔ)能依靠大型地下洞穴或地上儲(chǔ)氣室進(jìn)行儲(chǔ)氣，隨著深冷液化、超臨界等技術(shù)取得突破，可作為抽水蓄能的補(bǔ)充。熔鹽儲(chǔ)熱在光熱發(fā)電、火電機(jī)組靈活性改造以及熱電聯(lián)供等場(chǎng)景具有明顯優(yōu)勢(shì)，是大規(guī)模中高溫儲(chǔ)熱的主流技術(shù)。液流電池功率和容量解耦，擴(kuò)容性強(qiáng)，不受地理?xiàng)l件限制，采用模塊化設(shè)計(jì)，有利于提高儲(chǔ)能的規(guī)模和靈活性。

在季調(diào)節(jié)場(chǎng)景下，氫儲(chǔ)能是最適用的大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能方式。到2060年，我國(guó)新能源將成為發(fā)電主力且成本大幅降低。由于風(fēng)電具有較強(qiáng)的隨機(jī)性、間歇性和反調(diào)峰特性，風(fēng)資源豐富的地區(qū)更需要跨季節(jié)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能來(lái)保障季節(jié)性電力平衡和極端天氣下的電力供應(yīng)。與其他儲(chǔ)能方式相比，氫儲(chǔ)能在放電時(shí)長(zhǎng)和容量上具有明顯優(yōu)勢(shì)，儲(chǔ)存形式多樣，不受地理?xiàng)l件限制，有望成為跨季節(jié)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的首選。氫儲(chǔ)能隨著制、儲(chǔ)、輸、用等方面技術(shù)不斷突破，成本將大幅降低，能夠應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)。

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能整體上還處于初步發(fā)展階段，技術(shù)類型較多，商業(yè)模式和運(yùn)行機(jī)制尚不完善，產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模較小，還沒(méi)有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，成本也有待進(jìn)一步下降。為此，需要從政策、技術(shù)和應(yīng)用等三方面推動(dòng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展。

五、液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能長(zhǎng)足進(jìn)展，多元技術(shù)趨勢(shì)格局漸顯明朗

有業(yè)界人士預(yù)言，新型儲(chǔ)能市場(chǎng)“一鋰獨(dú)大”的格局終將被打破。多位專家一致認(rèn)為，鋰電池的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)舒適區(qū)在1-4小時(shí)之間，難以滿足越來(lái)越迫切的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求。液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)能等多種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的重要性日益凸顯。

液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)能發(fā)展迅速有望成主流。據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2024年上半年，全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)44.44GW/99.06GWh，已投運(yùn)鋰電池儲(chǔ)能占比97.0%，壓縮空氣儲(chǔ)能占比1.1%，鉛炭(酸)電池儲(chǔ)能占比0.8%，液流電池儲(chǔ)能占比0.4%，其他技術(shù)路線占比0.7%。

圖1：全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能技術(shù)路線分布圖

資料來(lái)源：全球液流電池儲(chǔ)能

對(duì)比可見，近半年來(lái)，壓縮空氣儲(chǔ)能的裝機(jī)增長(zhǎng)顯著，2024年半年時(shí)間占比提高了0.6%。液流電池儲(chǔ)能的裝機(jī)也有一定的增長(zhǎng)，但占比未有提升，不過(guò)新增招標(biāo)項(xiàng)目顯著增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2024年上半年就有21個(gè)液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目（不含集采）招標(biāo)啟動(dòng)，涉及全釩液流電池、鋅鐵液流電池、水系有機(jī)液流電池、全鐵液流電池等多種技術(shù)路線，儲(chǔ)能規(guī)模共計(jì)1.5895GW/5.353GWh。壓縮空氣儲(chǔ)能方面，截至2024年上半年，新增在建裝機(jī)2.4GW,建成裝機(jī)0.6GW/3.3GWh，累計(jì)在建裝機(jī)已高達(dá)7.4GW。

國(guó)投證券在一份報(bào)告中預(yù)計(jì)，2030年我國(guó)壓縮空氣儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到42.72GW，約為當(dāng)前已建成裝機(jī)量0.48GW的87倍，這意味著未來(lái)幾年壓縮空氣儲(chǔ)能的年新增裝機(jī)將呈倍增之勢(shì)。釩電池專家中科院大連化學(xué)物理研究所研究員張華民近日也有預(yù)測(cè)，2030-2035年，釩液流電池儲(chǔ)能裝機(jī)容量（Wh)有可能超過(guò)鋰離子電池。

熔鹽儲(chǔ)能主要與光熱發(fā)電項(xiàng)目捆綁開發(fā)。截至2023年12月，我國(guó)除去已完成建設(shè)的熔鹽光熱發(fā)電項(xiàng)目500MW之外，在建和擬建熔鹽光熱發(fā)電項(xiàng)目約43個(gè)，總裝機(jī)容量4.8GW，均配置8-16h的熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)。除此之外，熔鹽儲(chǔ)能在非光熱領(lǐng)域的項(xiàng)目數(shù)量和裝機(jī)容量亦在快速增長(zhǎng)。有研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2030年，國(guó)內(nèi)熔鹽儲(chǔ)能裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將超過(guò)16GW。

三種主流技術(shù)應(yīng)用各有側(cè)重。從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，源網(wǎng)側(cè)具備開發(fā)條件可優(yōu)先選擇壓縮空氣儲(chǔ)能；用戶側(cè)則優(yōu)先選用液流電池儲(chǔ)能。

液流電池儲(chǔ)能憑借建設(shè)周期短、配置靈活、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占地面積小等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，對(duì)應(yīng)各個(gè)場(chǎng)景，都已有實(shí)際的項(xiàng)目案例。

壓縮空氣儲(chǔ)能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)可廣泛應(yīng)用。目前其主要應(yīng)用于電網(wǎng)側(cè)，可提供調(diào)頻調(diào)峰、無(wú)功調(diào)節(jié)、旋轉(zhuǎn)備用、應(yīng)急電源和黑啟動(dòng)等功能。壓縮空氣儲(chǔ)能屬于能量型儲(chǔ)能，其功能和特點(diǎn)與抽水蓄能總體相同，可作為抽水蓄能電站的補(bǔ)充，在不宜建設(shè)抽水蓄能電站的區(qū)域建設(shè)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，提供電力輔助服務(wù)，接受電力系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，有效保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

搭配熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)的光熱發(fā)電項(xiàng)目可與風(fēng)光實(shí)現(xiàn)一體化開發(fā)，這是熔鹽儲(chǔ)能目前最大的應(yīng)用市場(chǎng)。除此之外，熔鹽儲(chǔ)能還可應(yīng)用于工業(yè)蒸汽、余熱回收、火電靈活性改造等市場(chǎng)。

在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的選擇上，一個(gè)業(yè)內(nèi)相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)知是：在電網(wǎng)級(jí)大規(guī)模儲(chǔ)能方向，具備條件的地區(qū)可優(yōu)先開發(fā)抽水蓄能，不具備條件時(shí)可開發(fā)壓縮空氣儲(chǔ)能，壓縮空氣儲(chǔ)能仍不具備開發(fā)條件時(shí)可選擇液流電池儲(chǔ)能。在用戶側(cè)則優(yōu)選液流電池儲(chǔ)能。在電源側(cè)則可因地制宜視情況選擇相關(guān)技術(shù)。

近、中、遠(yuǎn)期不同技術(shù)應(yīng)用亦將有所不同。國(guó)網(wǎng)新疆經(jīng)研院副總工程師宋新甫曾在他的一次報(bào)告中，對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展路徑進(jìn)行了探討。他認(rèn)為，未來(lái)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將呈現(xiàn)多元梯級(jí)協(xié)同發(fā)展的態(tài)勢(shì)，并將其分為三個(gè)梯隊(duì)：近期，第一梯隊(duì)中包含液流電池、抽水蓄能，第二梯隊(duì)為壓縮空氣儲(chǔ)能、光熱儲(chǔ)能（熔鹽儲(chǔ)能），第三梯隊(duì)為氫儲(chǔ)能；中期階段，光熱儲(chǔ)能（熔鹽儲(chǔ)能）進(jìn)入第一梯隊(duì)，其中液流電池將進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展成熟階段；遠(yuǎn)期階段，光熱和液流電池同處第一梯隊(duì)，壓縮空氣儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能位于第二梯隊(duì)，抽水蓄能進(jìn)入第三梯隊(duì)。

六、液流電池具有安全性、長(zhǎng)時(shí)等突出優(yōu)勢(shì)，全釩液流電池已成主要路線正逐步走向商業(yè)化成熟

（一）對(duì)比其他長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，液流電池和壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)相對(duì)成熟

抽水蓄能仍為目前最主要長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能模式，但一是建設(shè)周期長(zhǎng)（6-8年），二是受地理?xiàng)l件限制較大。近年來(lái)以磷酸鐵鋰為主體的電化學(xué)儲(chǔ)能快速崛起，抽水蓄能在儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用中的占比已呈逐年下降的趨勢(shì)。據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）數(shù)據(jù)，2022年全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模237.2GW，其中，抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)同比下滑6.8%，占總裝機(jī)規(guī)模下降至79.3%。中國(guó)已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模59.4GW，占全球市場(chǎng)總規(guī)模的25%，年增長(zhǎng)率38%，抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)占比77.1%。

壓縮空氣儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模迅速擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)化速度開始加快。壓縮空氣儲(chǔ)能具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、建設(shè)周期短、站址布局相對(duì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，有望成為抽水蓄能在大規(guī)模儲(chǔ)能電站領(lǐng)域的重要補(bǔ)充。壓縮空氣儲(chǔ)能當(dāng)前在儲(chǔ)能市場(chǎng)中的滲透率較低，仍在1%以下，行業(yè)規(guī)模也將受益于儲(chǔ)能市場(chǎng)整體規(guī)模的擴(kuò)張而水漲船高。

重力儲(chǔ)能資本與技術(shù)壁壘高，尚未進(jìn)入全面商用階段。產(chǎn)業(yè)鏈上游以建設(shè)原材料（水泥、金屬、鋼鐵等）和裝備為主，中游為儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商，下游應(yīng)用分布在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及用戶側(cè)。重力儲(chǔ)能行業(yè)尚未進(jìn)入全面商業(yè)化階段，資本壁壘與技術(shù)壁壘較高。

熔鹽儲(chǔ)熱安全持久，但經(jīng)濟(jì)性與能量轉(zhuǎn)換效率受限。熔鹽儲(chǔ)熱屬于熱儲(chǔ)能，裝機(jī)規(guī)模較大，且安全環(huán)保，使用壽命通常在25年以上；作為儲(chǔ)熱介質(zhì)的熔融鹽使用溫度范圍廣，傳熱性能好、飽和蒸汽壓低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，適用于光熱電站中。但與電化學(xué)儲(chǔ)能相比，熔鹽儲(chǔ)能能量轉(zhuǎn)化效率較低，且初始投資成本高。

液流儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲?，一直被認(rèn)為是具有前途的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能主要應(yīng)用于2h-4h左右的短時(shí)儲(chǔ)能，而且由于鋰本身是一種活躍金屬，鋰電池天然存在易燃隱患的本征安全問(wèn)題。液流電池不燃燒、不爆炸，本征安全優(yōu)勢(shì)突出。其儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)大于8h，使用壽命超過(guò)20-25年，循環(huán)次數(shù)超過(guò)15000次，更適合未來(lái)大量使用新能源的電網(wǎng)，也被視為最適合長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的電池技術(shù)之一。并且隨著儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的增加，液流電池的投資成本邊際遞減。因此，作為新型儲(chǔ)能路徑代表，液流電池因其本征安全、技術(shù)成熟與長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能等優(yōu)勢(shì)，正加速進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域。

中科院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)趙天壽指出，發(fā)展長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能必須有可以流動(dòng)的能量載體，以及相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。流體電池最大的特征是時(shí)長(zhǎng)、規(guī)模、容量擴(kuò)容非常靈活，同時(shí)選址也比較簡(jiǎn)便。抽水蓄能非常受地域限制，特別是受氣侯的影響不可控；壓縮空氣儲(chǔ)能的效率和抽水蓄能相比略低，選址方面也有一定的困難，要有儲(chǔ)氣的空間；鋰離子電池有非常多的優(yōu)勢(shì)，能量密度高、能量轉(zhuǎn)化效率高，選址靈活，但最大的問(wèn)題就是能量載體活性材料不可以流動(dòng)，這樣就使容量和功率強(qiáng)關(guān)聯(lián)在一起，如提高時(shí)長(zhǎng)，就會(huì)受到成本、安全、性能等其他方面的限制。作為流體電池的一種，新型液流電池本征安全、時(shí)長(zhǎng)靈活、循環(huán)壽命長(zhǎng)、回收殘值高，是應(yīng)用場(chǎng)景最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮囊豁?xiàng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。

（二）全釩液流電池以其本征安全、超8h長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的優(yōu)越性，開始與鋰電池的“并跑”競(jìng)賽

液流電池路線主要包括全釩液流電池、鋅鐵液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等20余種。其中，全釩液流電池具有能量效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，是目前商業(yè)化程度最高和技術(shù)成熟度最強(qiáng)的液流電池技術(shù)。其中5MW/10MWh項(xiàng)目已安全穩(wěn)定運(yùn)行8年以上，200MW/800MWh項(xiàng)目也已進(jìn)入調(diào)試階段，產(chǎn)品在MW級(jí)、百M(fèi)W級(jí)示范項(xiàng)目中長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，技術(shù)得到充分驗(yàn)證，因此是目前最有放量潛力的技術(shù)路線。

相比鐵鉻液流電池、全鐵液流電池、鋅基液流電池，釩液流電池具有以下突出優(yōu)勢(shì)：

一是其功率和容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)，尤其適合大規(guī)模、大容量?jī)?chǔ)能。釩液流電池的電池系統(tǒng)和電解液是分開的，想要增加儲(chǔ)能時(shí)間，只需增加電解液，電池的均勻性好，儲(chǔ)能容量大，從1000sKWh到100sMWh；輸出功率也大，從10sKW到100sMW。

二是能量效率高、充放電性能好、循環(huán)壽命長(zhǎng)。其衰減或可通過(guò)電化學(xué)的方法來(lái)恢復(fù)，整個(gè)系統(tǒng)的充放電循環(huán)次數(shù)高達(dá)15000次以上，電池的壽命可達(dá)20年以上。

三是啟動(dòng)和響應(yīng)速度快。充放電切換只需0.02秒，并且其系統(tǒng)是在常溫封閉環(huán)境下運(yùn)行，電解液可以半永久使用，性價(jià)比高。

四是本征安全性高。釩液流電池電解液是水溶液，不會(huì)著火和爆炸，是一種本征安全的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。

五是經(jīng)濟(jì)性較高。釩液流電池在使用過(guò)程中，釩僅僅是價(jià)態(tài)變化，可循環(huán)使用節(jié)約資源。

除電力儲(chǔ)能領(lǐng)域外，釩液流電池至少在三個(gè)方面也高度契合工商業(yè)儲(chǔ)能的需求：一是基于長(zhǎng)時(shí)、長(zhǎng)循環(huán)等特性，可以更好幫助客戶實(shí)現(xiàn)峰谷價(jià)差套利；二是基于本質(zhì)安全的優(yōu)勢(shì)，液流電池儲(chǔ)能可以讓工商業(yè)客戶免于安全后顧之憂；第三是基于長(zhǎng)時(shí)大容量等優(yōu)勢(shì)，液流電池儲(chǔ)能可以應(yīng)對(duì)極端環(huán)境，比如風(fēng)光波動(dòng)性極大地區(qū)或者天氣狀況惡劣地區(qū)等。在眾多工商業(yè)用戶場(chǎng)景中，數(shù)據(jù)中心的核心考量就是安全，數(shù)據(jù)中心或?qū)⒊蔀橐毫麟姵夭季止ど虡I(yè)儲(chǔ)能賽道的最佳選擇。目前多家液流電池儲(chǔ)能技術(shù)公司已將數(shù)據(jù)中心作為其布局工商業(yè)儲(chǔ)能的切入口。

（三）與鋰電相比，釩液流電池亦具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性

安全性高、易擴(kuò)容是最大優(yōu)點(diǎn)。目前鋰電儲(chǔ)能時(shí)間一長(zhǎng)，積累的熱能不容易被散發(fā)出去。同時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模做大以后，對(duì)電池的一致性要求也會(huì)更高。有專家指出，隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電在電網(wǎng)中的占比增加，更多的單位配備4h以上的儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，隨著儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的增長(zhǎng)，電池的安全性問(wèn)題會(huì)更加凸顯。與鋰電池不同的是，液流電池的電解液與電堆是相分離的，由于全釩液流電池電解質(zhì)離子存在于水溶液中，不會(huì)發(fā)生熱失控、過(guò)熱、燃燒和爆炸。同時(shí)釩電池支持頻繁充放電，每天可實(shí)現(xiàn)充放電數(shù)百次，液態(tài)的電解液使得過(guò)充過(guò)放也不會(huì)造成爆炸和電池容量下降。

釩電池的電堆作為發(fā)生反應(yīng)的場(chǎng)所與存放電解液的儲(chǔ)罐分開，從根本上克服了傳統(tǒng)電池的自放電現(xiàn)象。其儲(chǔ)能功率只取決于電堆大小，儲(chǔ)能容量只取決于電解液儲(chǔ)量和濃度，設(shè)計(jì)靈活。當(dāng)功率一定時(shí)要增加儲(chǔ)能容量，只需要增大電解液儲(chǔ)罐容積或提高電解液體積或濃度即可，而不需改變電堆大小。同時(shí)，可通過(guò)增大電堆功率和增加電堆數(shù)量來(lái)提高功率，通過(guò)增加電解液來(lái)提高儲(chǔ)電量，便于實(shí)現(xiàn)電池規(guī)模的擴(kuò)展，可用于建造KW級(jí)到100MW級(jí)儲(chǔ)能電站，適應(yīng)性很強(qiáng)。

釩電池全生命周期成本已出現(xiàn)優(yōu)于鋰電池之勢(shì)。有專家指出，目前釩液流電池價(jià)格更高，但主要是跟鋰電池1h、2h儲(chǔ)能對(duì)比得出的。但隨著儲(chǔ)能時(shí)間越長(zhǎng)，釩液流電池的成本就越低。據(jù)有關(guān)測(cè)算，按全生命周期計(jì)算，釩電池全生命周期成本在0.3-0.4元/Wh，已經(jīng)低于鋰電池的成本（0.5 元/Wh 左右）。同時(shí)在電池壽命到期后釩電解質(zhì)溶液可以回收再次利用，電解質(zhì)溶液的成本占儲(chǔ)能系統(tǒng)總成本的40%，儲(chǔ)能系統(tǒng)報(bào)廢后殘值較高。當(dāng)前釩電池仍處于產(chǎn)業(yè)化的初期，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步進(jìn)一步提升電解液等材料、電堆及系統(tǒng)集成性能和規(guī)?；瘧?yīng)用以后，成本仍有進(jìn)一步降低空間。

能量轉(zhuǎn)換效率雖較鋰電池低，但其不與電極材料發(fā)生反應(yīng)保持了超長(zhǎng)使用壽命。鋰電的優(yōu)勢(shì)就是能量轉(zhuǎn)化效率高，但其弱點(diǎn)是第一年可能衰減6%，此后逐年衰減2%-3%，所以鋰電壽命一般是5-8年的時(shí)間；而釩電池壽命周期可達(dá)20-25年，超過(guò)鋰電池若干倍。釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)分別存在于正、負(fù)極電解液中，充放電時(shí)無(wú)其他電池常有的物相變化，可深度放電而不損傷電池；在充放電過(guò)程中作為活性物質(zhì)的釩離子僅在電解液中發(fā)生價(jià)態(tài)變化，不與電極材料發(fā)生反應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生其他物質(zhì)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用后仍然會(huì)保持較好的活性。

在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能方面是極佳用武之地。鋰電池能量密度高、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，目前在儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用較廣，但也存在循環(huán)壽命和易燃易爆的安全隱患等缺點(diǎn)。釩液流電池具備高安全穩(wěn)定性、循環(huán)壽命長(zhǎng)、擴(kuò)容性強(qiáng)、可回收環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，其在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用空間巨大。美國(guó)能源情報(bào)咨詢公司Guidehouse Insights于2022年二季度發(fā)布的《Vanadium Redox Flow Batteries ：Identifyting Market Opportunities and Enablers》報(bào)告顯示，2022-2031年釩電池年裝機(jī)量有望保持41%的年復(fù)合增長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)2031年全球釩電池年裝機(jī)量將達(dá)到32.8GWh；其中，2031年亞太地區(qū)（主要為中國(guó)）年裝機(jī)量將達(dá)到約14.5GWh，北美地區(qū)達(dá)到5.8GWh，西歐地區(qū)達(dá)到9.3GWh。

七、我國(guó)具有發(fā)展釩液流電池的優(yōu)勢(shì)條件，技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展走在國(guó)際前列

（一）我國(guó)發(fā)展釩液流電池具備技術(shù)、資源和產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的優(yōu)勢(shì)條件

從產(chǎn)業(yè)角度，我國(guó)發(fā)展釩液流電池具備一定優(yōu)勢(shì)。一是技術(shù)自主可控，目前已經(jīng)形成完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，并主導(dǎo)制定國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；二是資源自主可控，全國(guó)查明釩資源儲(chǔ)量約7000萬(wàn)噸，中國(guó)釩儲(chǔ)量占全球39%、釩產(chǎn)量占全球48%，均為世界第一，完全可實(shí)現(xiàn)自給；三是產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，關(guān)鍵材料已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，裝備制造產(chǎn)能全球最大。

而過(guò)往開展的釩液流電池應(yīng)用項(xiàng)目不多，主要是因?yàn)檫^(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間市場(chǎng)需要的大都是短時(shí)儲(chǔ)能需求，釩液流電池的能量轉(zhuǎn)化效率比鋰電池低，市場(chǎng)認(rèn)知度較低，產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模較小。其初裝成本為最大制約，是鋰離子電池的2倍以上。據(jù)有關(guān)測(cè)算，目前釩液流電池項(xiàng)目總投資成本集中在3.8-6.0元/Wh。其中4h儲(chǔ)能系統(tǒng)成本集中在3.8-4.8 元/Wh，2-3 小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)在 4.65-6元/Wh，整體仍較鋰電池高。

（二）我國(guó)釩液流電池規(guī)?；慨a(chǎn)在即，液流電池廠商全速突圍

2023年以來(lái)，我國(guó)釩液流儲(chǔ)能進(jìn)入產(chǎn)能、技術(shù)全速發(fā)展期。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅今年3-6月，國(guó)內(nèi)在建及規(guī)劃液流電池產(chǎn)線便超過(guò)9條，產(chǎn)能規(guī)劃合計(jì)超過(guò)8.2GW，潛在年產(chǎn)值超過(guò)700億元。緯景儲(chǔ)能、上海電氣、星辰新能、和瑞電投、永泰能源等多個(gè)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能企業(yè)密集宣布規(guī)劃和建設(shè)生產(chǎn)線。

在產(chǎn)業(yè)上，我國(guó)釩液流電池全產(chǎn)業(yè)鏈逐步成型。目前，國(guó)內(nèi)從事液流電池的機(jī)構(gòu)主要有中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、大連融科、北京普能、上海電氣、緯景儲(chǔ)能、清華大學(xué)、中科院沈陽(yáng)金屬所、中南大學(xué)、星辰新能等科研院所和企業(yè)，還吸引了鈦白粉龍頭中核鈦白等公司跨界布局。全釩液流電池的電解液、隔膜、膜電極等原材料供應(yīng)鏈已經(jīng)初步成型，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程不斷加快，已能夠支撐起開展百兆瓦級(jí)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)，其產(chǎn)業(yè)配套更加成熟。

2022年，已有林源集團(tuán)甘肅金昌全釩液流儲(chǔ)能系統(tǒng)、中力控股安徽望江全釩液流電池產(chǎn)線及裝備制造項(xiàng)目、液流儲(chǔ)能內(nèi)蒙古通遼液流電池產(chǎn)線及儲(chǔ)能集成項(xiàng)目、融科儲(chǔ)能鄂爾多斯液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化基地等項(xiàng)目宣布開建。2023年以來(lái)，緯景儲(chǔ)能江蘇鹽城百兆瓦級(jí)“液流電池智能產(chǎn)線”宣布開建；上海電氣宣布建設(shè)1GWh液流電池生產(chǎn)線，其合肥基地新增上馬1GWh釩液流電池產(chǎn)能；星辰新能宣布其全釩液流GW級(jí)工廠落地常州；永泰能源所屬?gòu)埣腋鄣绿﹥?chǔ)能裝備公司1000MW全釩液流儲(chǔ)能裝備制造基地（一期300MW）正式開工建設(shè)。2024年3月，中和儲(chǔ)能“100MW液流電池全自動(dòng)化生產(chǎn)線”項(xiàng)目簽約落戶長(zhǎng)沙望城區(qū)，將推動(dòng)硫鐵液流電池產(chǎn)品快速上市。該條生產(chǎn)線預(yù)計(jì)將于2024年下半年建成投產(chǎn)。

在應(yīng)用上，更多液流電池項(xiàng)目進(jìn)入并網(wǎng)、招標(biāo)階段。繼2023年全國(guó)多地均公布建設(shè)液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，2024年更多的液流電池項(xiàng)目進(jìn)入并網(wǎng)、招投標(biāo)、簽約開發(fā)階段。2024年上半年共有21個(gè)液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目（不含集采）招標(biāo)啟動(dòng)，涉及全釩液流電池、鋅鐵液流電池、水系有機(jī)液流電池、全鐵液流電池等多種技術(shù)路線，儲(chǔ)能規(guī)模共計(jì)1.5895GW/5.353GWh。

能源央國(guó)企如中國(guó)能建、華能集團(tuán)、大唐電力、國(guó)電投、中廣核等大型電力集團(tuán)，已經(jīng)啟動(dòng)了100MWh級(jí)別的全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)。同時(shí)，華電、國(guó)網(wǎng)江蘇等也正在進(jìn)行示范性項(xiàng)目的嘗試。有業(yè)內(nèi)人士表示，2024年多個(gè)釩液流電池大項(xiàng)目不斷落地，進(jìn)一步證明了包括全釩液流電池在內(nèi)的整個(gè)液流電池行業(yè)在不斷地發(fā)展壯大。2024年是液流電池發(fā)展的第二階段，大量的試點(diǎn)示范項(xiàng)目使得產(chǎn)業(yè)工程經(jīng)驗(yàn)、制造經(jīng)驗(yàn)得到了豐富和積累。只有將研發(fā)端、制造端、工程應(yīng)用端三端集合，才能最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展?！?/p>

在技術(shù)上，不斷取得重大核心技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用突破。以蘇州科潤(rùn)新材料為代表的國(guó)內(nèi)廠商崛起，打破了質(zhì)子交換膜技術(shù)壁壘高，市場(chǎng)長(zhǎng)期被海外龍頭占據(jù)，制約液流電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的局面，加速了質(zhì)子交換膜的國(guó)產(chǎn)化替代。

在電流密度方面，隨著液流電池材料技術(shù)和電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，電池內(nèi)阻不斷減小、性能不斷提高。在保持電堆的能量效率不低于80%的條件下，液流電池工作電流密度由原來(lái)的60～80mA/cm2提高到200～300mA/cm2。電池的功率密度顯著提高，材料使用量減少，電堆成本大幅度降低。

在能量密度方面，2024年初大連化物所開發(fā)出70kW級(jí)高功率密度全釩液流電池單體電堆，其單體電堆體積功率密度由目前的70kW/m3提高至130kW/m3，在體積保持不變的條件下，功率由30千瓦提高至70千瓦，成本較目前的30千瓦級(jí)電堆降低40%。近日，大連化物所團(tuán)隊(duì)在高功率密度全釩液流電池電極研究方面，又開發(fā)出一種鉍（Bi）單原子負(fù)載石墨氈電極，其在240mA/cm2的電流密度下能量效率達(dá)到81.2%，峰值功率密度達(dá)到990mW/cm2，為高功率密度全釩液流電池電極材料的設(shè)計(jì)提供了新思路，對(duì)全釩液流電池的提效降本具有重要意義。

2024年6月上海電氣儲(chǔ)能推出全球最大單體容量釩鐵液流電池——500kW/2MWh釩鐵液流電池。該液流電池以“體系創(chuàng)新、釩鐵融合”為基質(zhì)，以高性能、低成本、長(zhǎng)壽命、低輔耗、廣適配為特征，為深度打造零碳場(chǎng)景新范式和建構(gòu)新型電力系統(tǒng)充分賦能。

在政策上，四川省出臺(tái)釩液流電池高質(zhì)量發(fā)展專項(xiàng)實(shí)施方案。2024年5月8日，四川省經(jīng)濟(jì)和信息化廳等6部門發(fā)布《促進(jìn)釩電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》，這是全國(guó)首個(gè)全釩液流電池產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)政策。四川創(chuàng)新出臺(tái)全國(guó)首個(gè)促進(jìn)釩電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案，從開展應(yīng)用試點(diǎn)示范、強(qiáng)化技術(shù)自主創(chuàng)新、擴(kuò)大釩制品生產(chǎn)供給、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)降本增效、加快打造產(chǎn)業(yè)集群、培育完善標(biāo)準(zhǔn)品牌等方面，力求建立“政府主導(dǎo)、企業(yè)實(shí)施、多端合作、示范先行、綜合施策”的釩電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。

（三）釩液流電池發(fā)展仍需政策支持和技術(shù)降本

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)于液流電池的發(fā)展非常重視，其中全釩液流電池目前推廣應(yīng)用最多，但是成本問(wèn)題是這一技術(shù)路線必須要突破的瓶頸。對(duì)此，中科院趙天壽院士認(rèn)為，提高電流密度和電解液利用率是非常重要的方向。他表示，電流密度的提高就面臨著功率密度的提高，功率密度提高意味著建造材料的用量降低，以此可減少初裝的成本；另外，電解液利用率的提高，可以減少電解液用量，也會(huì)降低電池的成本。

對(duì)釩液流電池降成本，中科院大連化學(xué)物理研究所首席研究員張華民教授也分析，整個(gè)全釩液流電池成本下降不僅是靠核心原材料去降本，還要圍繞降低電池電堆里的電阻提高電流密度來(lái)開展。提高電流密度要確保能量轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到80%，需要從電堆設(shè)計(jì)和材料創(chuàng)新這兩個(gè)方向發(fā)力。如果電堆的成本下降以后，整個(gè)系統(tǒng)成本都降下來(lái)；再加上電解液作為金融租賃產(chǎn)品的商業(yè)模式，用戶的初裝成本會(huì)有很大下降。

當(dāng)前釩電池商業(yè)化應(yīng)用面臨三個(gè)方面的障礙：一是釩電池適合的工作溫區(qū)在5-40°，其應(yīng)用相對(duì)較窄；二是由于其能量密度較低、設(shè)施設(shè)備建設(shè)因體積較大占地相對(duì)較大，尤其對(duì)工商儲(chǔ)能等用戶側(cè)的應(yīng)用具有較大的局限；三是盡管其使用壽命大大超過(guò)鋰電儲(chǔ)能，全生命周期成本理論上會(huì)優(yōu)于鋰電儲(chǔ)能，但因其初始投資額較高，目前釩電池系統(tǒng)初始投資額大致在2.1-7.5元/Wh，顯著高于鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)格，包括電力儲(chǔ)能在內(nèi)下游用戶自主投建釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的意愿不高。相比鋰電池應(yīng)用場(chǎng)景靈活、投資較省且能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段釩電池的應(yīng)用受到較大的限制。

技術(shù)進(jìn)步有望繼續(xù)降低成本。釩電池最主要的核心部件是電堆和電解液，其中電解液的成分一般為五氧化二釩，也是整個(gè)釩電池系統(tǒng)中釩產(chǎn)品的主要用途。據(jù)國(guó)際可再生能源署IRENA研究，釩電池成本要分為電堆、電解液與周邊設(shè)備成本三大塊。電堆和電解液是主要成本，合計(jì)占比達(dá)到 75%左右；其中釩電解液成本約占40%， 電堆成本約占35%，其他構(gòu)件成本占比25%左右。為降低釩夜流電池儲(chǔ)能的初始投資成本、增加業(yè)主安裝應(yīng)用釩夜流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的積極性，目前有部分系統(tǒng)集成商在探索通過(guò)租賃電解液的商業(yè)模式。

釩電池目前仍處于商業(yè)化初期，技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的降本空間較大。如大連物化所通過(guò)減少膜材料使用面積而降低電池成本；2020年6月，大連物化所儲(chǔ)能技術(shù)研究部李先鋒和張華民團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出新一代30 KW級(jí)低成本全釩液流電池電堆。該電堆采用自主研發(fā)的可焊接多孔離子傳導(dǎo)膜。在離子交換膜方面，目前全球釩電池主要使用美國(guó)杜邦公司的Nafion全氟磺酸樹脂交換膜，Nafion薄膜以磺酸基團(tuán)為交換基團(tuán)，作為全釩氧化還原液流電池的標(biāo)準(zhǔn)隔膜，其在電解液中的穩(wěn)定性高，但價(jià)格昂貴，零售單價(jià)近20000 元/平方米。目前，國(guó)內(nèi)的科潤(rùn)、東岳、中科院大化所，國(guó)外的戈?duì)柕榷荚谧灾鲃?chuàng)新開發(fā)了更低成本的膜。隨著國(guó)產(chǎn)離子交換膜的逐步推廣，膜等產(chǎn)品仍有較大成本下降空間，預(yù)計(jì)后續(xù)在其他電堆材料（雙極板、碳?xì)值龋┮灿谐杀緝?yōu)化空間。

釩夜流電池未來(lái)技術(shù)進(jìn)步重點(diǎn)集中在三個(gè)方面：一是開發(fā)新一代高性能、低成本的全釩夜流電池關(guān)鍵材料，如高穩(wěn)定性、高濃度電解質(zhì)溶液；高離子選擇性、高導(dǎo)電性、高化學(xué)穩(wěn)定性、低成本的離子交換膜；高導(dǎo)電性、高韌性雙極板；高反應(yīng)活性、高穩(wěn)定性、高厚度均勻性、低成本電極材料。二是提高電堆性能和可靠性，優(yōu)化電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高電解質(zhì)溶液活性物質(zhì)釩離子在電堆內(nèi)時(shí)空分布均勻性，降低離子傳導(dǎo)膜、電極、雙極板之間的接觸電阻，提高電堆的電壓效率和能量效率。三是提高系統(tǒng)集成技術(shù)，即開發(fā)高可靠性、高穩(wěn)定性、低成本的大功率夜流電池模塊的設(shè)計(jì)集成技術(shù)和百兆瓦級(jí)全釩夜流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成及智能控制管理策略和綜合能量管理技術(shù)。

（四）上游釩資源供給雖無(wú)卡脖子之虞，但因釩的價(jià)值在系統(tǒng)中占比大易受價(jià)格波動(dòng)影響

我國(guó)釩產(chǎn)品儲(chǔ)量和產(chǎn)量占比均居全球第一。目前，我國(guó)釩礦儲(chǔ)量占全球比重為39%；產(chǎn)量占全球 68%。主要集中于四川攀枝花地區(qū)和河北承德地區(qū)。其中攀枝花地區(qū)的釩資源最為豐富，儲(chǔ)量居國(guó)內(nèi)第一、世界第三。另外湖南、廣西、甘肅，湖北等省份也都有釩資源的分布。

世界釩產(chǎn)品原料的絕大部分均來(lái)自于釩鈦磁鐵礦，全球約74.8%的釩來(lái)自于釩鈦磁鐵礦經(jīng)鋼鐵冶煉后得到的富釩鋼渣。我國(guó)利用釩渣作為原料生產(chǎn)釩的占比更高，達(dá) 86.9%，其中攀鋼釩鈦產(chǎn)能40000噸/年，位居全球第一。石煤提釩占比10.7%，廢催化劑原料占比2.1%，直接采用釩鈦磁鐵礦原料的占比僅0.3%。石煤中釩的品位很低，五氧化二釩含量多在0.8%以下，且生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生氯氣、氨氣、廢酸、廢渣，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重。

釩作為鋼鐵冶金行業(yè)的副產(chǎn)物，生產(chǎn)的釩占了85%，其中鋼鐵消費(fèi)95%以上的釩，在鋼鐵行業(yè)里形成了一個(gè)閉環(huán)。但釩在鋼鐵中添加0.2%（最多不超過(guò)0.5%），其價(jià)值在鋼鐵最終產(chǎn)品中所占的比例極小，價(jià)格的波動(dòng)的影響很微弱。但在釩電池中，釩的價(jià)值至少要占到50%以上，如果釩的價(jià)格發(fā)生波動(dòng)，對(duì)釩電池制造的影響很大。另外一個(gè)是產(chǎn)能限制，釩的生產(chǎn)是鋼鐵冶金副產(chǎn)物，產(chǎn)量受鋼鐵產(chǎn)能的限制，能拿出來(lái)做釩電池的比例也有限。目前我國(guó)基建規(guī)模趨于飽和，鋼鐵的消費(fèi)漸趨萎縮，其對(duì)釩的用量在減小，可以使得釩的量每年能釋放出數(shù)萬(wàn)噸，同時(shí)還可以把可用的釩鈦磁鐵礦更多的用于提釩。此外還可從石煤中提取釩，當(dāng)前僅有1萬(wàn)多噸/年，在兩年內(nèi)可以再增加4—5萬(wàn)噸/年。