大连海事大学马相坤：大规模长时液流电池产业化进展及其挑战

蓝狮平台网讯：9月10-11日，由中国化学与物理电源行业协会、南方科技大学碳中和能源研究院、南方电网能源发展研究院联合100余家机构共同支持的碳中和能源高峰论坛暨第三届中国国际新型储能技术及工程应用大会在深圳召开。此次大会主题是“绿色、经济、安全、发展”。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的600余家产业链企业，1317位嘉宾参加了本届大会。

  11日上午，大连海事大学交通运输工程学院马相坤教授受邀在“储能金融与投资专场”分享了主题报告，主题为《大规模长时液流电池产业化进展及其挑战》。

  马相坤： 各位上午好！ 非常荣幸会务组的邀请参加这次会议。我之前都是参 加技术论坛， 这是第一次参加投资论坛， 我今天从技术的角度跟大家分享一下投资人关心的一些问题。

  对于储能的必要性，大家应该都很清楚了， 我在这里只谈两点， 第一是现在 大家会提一个问题， 现在没有储能， 太阳能、风能并网也没问题， 储能的意义是 什么？我想说的是， 咱们要理解国家强配储能的初衷， 储能不是解决现在的问题， 现在可再生能源的装机量，电网可以承受， 未来随着装机量的提高， 电网可能承 受不了。我们现在必须要解决好可再生能源装机量提高以后， 也就是电网承受不 了的时候，我们要有安全可靠地储能技术解决方案。第二个是储能的成本问题，

  大家一直在算多少年能回收投资， 包括锂电， 这个账都不好算，储能很不受大家欢迎。不过，我想问大家一个问题，储能解决的是什么问题？它解决的是太阳能、 风能遗留的问题， 如果没有这个问题， 是不需要储能的。所以， 我更希望大家说 储能是未来可再生能源的刚需。这个怎么理解呢？如果没有储能， 未来可再生能 源装机量大了以后， 它是不能用的。如果咱们理解了刚需之后， 对于未来储能成 本的可接受度， 就没有现在这么纠结了。现在没有储能，太阳能、风能也能并网，所以就有了不同的意见， 这是目前的一个状态。

  长时储能现在很热， 昨天还有长时储能论坛， 在长时储能里面， 液流电池受 到的关注越来越多。大家看几个数字， 截止目前，液流电池厂家达到了数百家， 近一年的增长速度特别快。2023 年以来， 液流电池备案的项目有 1.6GW，这个量 是很大的。现在受到的资本关注度很高，融资达到了 21 亿元，另外，成立的液 流电池企业相继对外宣称要扩建产能，产能达到 12.2GW，这些数据都说明液流电池受到大量的关注，非常火。

  为什么液流电池这么受关注呢？我觉得还取决于液流电池它自己的先天优 势。液流电池的特点大家都很清楚， 高安全性、环境友好性、经济性， 还有功率 容量解耦， 我们经常说你可以把它用坏， 但是不能把它用爆炸用起火，这是它的 优势。在环境友好性方面， 它的电解液可以回收利用， 而且回收成本很低， 没有 环境污染， 百分之百回收利用。在经济性方面， 最大的问题是一次性投资成本比 较高， 但是全生命周期的度电成本是很低的。还有就是它的电解液回收利用这一 块， 因为它百分之百回收利用， 它具有金融属性， 未来可以参考融资租赁。一旦 液流电池占的市场比较大了， 它可以像房地产一样， 采用贷款销售的模式， 这也 是可能的， 当然这要取决于它的销售量的大小。所以说液流电池受到关注， 取决 于我们对大规模储能的技术要求， 最主要的还是安全性。它的金融属性一旦加进来，未来的成本肯定会低于 600 元每千瓦时。

  液流电池的种类很多， 出现了不同液流电池类型的公司， 尤其是以全钒液流 电池为主的公司非常多， 还有锌基和铁基的。从这些企业来看， 技术成熟度非常 高的还是全钒液流电池，90%以上液流电池企业都是全钒液流电池企业。全钒液 流电池现在最大的问题是成本比较高， 主要是电解液的问题。大家也在想办法降 成本， 从工艺和原材料方面在考虑。其它液流电池厂家呈现百花齐放的状态，主打的是低成本的优势，以解决全钒液流电池成本较高的问题。而低成本液流电池想要取代全钒液流电池， 需要在以下几个方面取得突破。一个是是电堆工作电流 密度较低， 导致电解液成本优势不明显。另一个是性能稳定性和寿命耐久性要达到全钒的水平，最后是需要大规模储能示范项目验证技术的可行性。

  2021 年是液流电池行业发展的转折点，一个是得益于 2020 年提出来碳中和、 碳达峰的目标，还有是受到 2021 年 4 月份储能电站火灾影响，其实在这之前整 个行业处于破产阶段， 做过液流电池的都知道， 当时做的公司很少， 很多公司基 本上都不做这个领域了。从 2021 年储能电站火灾以后，大家都在在找哪一种电 池更安全， 在本征上安全， 所以液流电池受到了越来越多的关注。所以近两年在液流电池行业投入的人力、物力和资本非常多，进入了快速发展的阶段。

  在产业化疯狂的背后有一个矛盾， 就是产业化巨大需求和整个产业链不完善 之间的矛盾。企业什么都缺， 缺人、缺技术， 包括生产人员都缺。现在这个行业 挖人成了一个常态，大家都在挖人，用人成本是非常高的。还有就是设备方面， 因为企业的生产工艺都不成熟， 不仅缺设备， 也缺工艺。在供应商方面， 原材料 和核心设备都很缺。刚才说了液流电池厂商宣布的产能有 12GW，要达到这样的产能，原材料供应是不够的，这是目前液流电池行业的状态。

  目前液流电池已经进入一个高速发展的阶段， 受到的关注比较多，所以目前 液流电池厂家压力是很大的， 企业的试错、犯错成本是比较高的， 要求厂家需要 把技术做得很好。这里想强调的一点是，我们认为实验室的技术或者是样机可行， 不代表产品或者产业化落地可行， 同时液流电池技术可行， 每家企业的技术不一 定可行。高校实验室的产品到产业化需要经历一段时间， 融科储能从大连化物所 开始，在 2008 年开始做，做了十几年才做到这个程度，新成立的企业一两年的时间想赶上融科储能，把产品做成熟，也是不现实的。

  今天，我就液流电池产业化投资方面需要关注的问题给大家做一个介绍， 希 望给投资人和行业内的有一点借鉴作用。评估一个技术是否可落地、可产业化， 评估一个企业是否值得投资，需要从技术先进性、技术可靠性、批量化成熟性、 产品维护成熟性这几个方面去评估， 决定了这个企业是否能够在众多的企业中脱颖而出，因为现在这个领域的企业也比较多了。

  下面我就分别单独讲讲。

  技术先进性这一块，以全钒液流电池为例，以 1MW/4MWh 为例， 它的价格成本，目前的报价 2500 到 3500，现在可能更低了一点，每千瓦时 2500 到 3000。 大家看这个图， 它的成本主要取决于电堆和电解液。在降低电解液成本这一块， 需要获得更低价的钒原料， 各个公司都在找可以合作的钒矿企业和电解液生产厂 家， 能够获得更低价格的电解液。如果你这个公司没有电解液布局，你每瓦时的 成本要比其他企业高 0.5 元，每千瓦时要高 500 块钱。在工艺上现在有第一代的 电解液技术，第二代电解液技术是短流程的电解液制备技术， 能降低 20%到 30%的成本，对电解液来说也是很可观的。

  在高功率密度电堆上， 我这里想说的是， 电堆功率的规模、电堆功率的大小 其实影响不大， 过多的关注规模是个误区。我们更应该关注的是单位千瓦的价格， 单位千瓦的价格取决于电堆的工作电流密度，工作电流密度在文献上可以做到 500 毫安每平方厘米， 未来可能会更高。你选择这家企业的时候， 或者企业选择 技术合作方的时候， 你要重点评估它的技术先进性能够达到多少。因为这个技术 先进性决定了你的未来产品价格， 价格决定了你的企业竞争力， 你卖得很贵， 怎 么去市场上竞争， 你怎么能脱颖而出？所以说技术先进性是非常重要的， 从这点上大家可以去评判。

  另外一方面是技术可靠性， 技术可靠性包括产品技术工艺的可行性， 还有产 品的耐久性、稳定性、产品经济性。技术可靠性大家听得最多的就是液流电池的 跑冒滴漏问题， 这是做企业必须要解决的最基本的问题， 你要拿出一个产品跑冒 滴漏， 这是不可能合格的。再一个是产品可靠性， 我不知道大家有没有了解， 日 本住友是做液流电池最早的企业， 它说过一句话， 如果产品做得不好， 后期维修 维护成本是非常高的。所以这里就涉及到这个问题，电堆故障，更换是很频的， 新进入的企业一定要把产品可靠性做好， 从投资人的角度要评估它的产品是否可 靠。这个可靠不是你说可靠就可靠， 可靠性是需要多个项目验证， 技术不断地迭 代才能做到的。潜在的故障主要是体现在膜漏、电极氧化、双极板渗漏等， 它们 组合起来会造成电堆的故障。还有就是 BMS 和 EMS 的合理性， 它决定了产品的性 能和寿命。这些可靠性需要时间和项目验证， 不断地发现问题、解决问题， 技术 不断迭代， 才能形成高可靠的技术和产品。这是需要时间的，并不是说现在只验 证了一两个项目，就可以接 100MW、200MW 的项目，其实这样会导致一个结果，你后期会赔很多， 在产品可靠性没做好之前， 我还是建议这些企业慎重接一些大的项目。

  再一个是批量化成熟性， 通常产品要从样机到小批量生产， 通过小批量生产 再确定你的工艺和设备，设备有了之后还要做生产线调试，要对生产人员培训， 做产品的都知道， 要看你的产品一致性怎么样， 并不是简单的机械装配， 还要看 性能的差异， 这些都通过之后， 你才能说自己具备了多大的批量化生产能力， 这才具有实际的意义，而不只是一个数据。

  刚才我说了， 2021 年之前液流电池行业处于倒闭的状态， 目前仅仅发展了 两年时间， 大家都开始做， 融科储能做的时间长一些， 但是也还没有形成很好的 商业化。从商业化的角度来说， 现在在锂电行业有成熟的供应商，你需要设备， 有很多设备供应， 市场上技术人员、管理人员也很多。对液流电池来说， 本身液 流电池厂家对它的生产工艺还没建立起来， 何谈第三方厂家能够提供成套的生产 线设备？所以说这是一个很严峻的问题，每个要做这个行业的厂家都面临这样的问题。

  从批量化生产线来看， 它不是简单的机械手臂往那里一堆， 一个流水线一放 就叫做生产线。要有成熟的电池生产工艺、电堆的组装工艺和集成工艺， 还要用 到专用的电池零部件、集成设备， 不是简单的装配， 最关键的是前期的零部件的 准备。还有就是这里涉及到很多功能材料， 包括膜、电极、双极板， 这种批量化 的检测， 你怎么检测， 如果都检， 工作量很大， 如果是抽检， 怎么控制质量？如果没有一定小批量生产经验积累，这是很难做到的。

  还有产品的合格率、一致性，你生产的最主要的目标就是这个，能不能达到， 能达到多少， 不合格的东西如何处理。还有零部件的标准化程度、技术、生产管 理团队等等， 这些都是形成批量化生产的前提。批量化生产的成熟性指的是你真正能达到一定的生产能力，才能说明你具备了多大的批量化生产量。

  还有产品维护成熟性， 这个问题可能距离大家更远一些， 指的是产品投入项 目以后，我们要做的一些维护。液流电池很特别， 它是一个小型的化工厂， 管泵 阀都有， 以及各种仪器仪表，通常化工厂的维护是非常重要的。同一个产品、同 一个项目， 不同的人去做售后服务， 它的使用寿命肯定是不一样的。这里面要做 几个事情， 液流电池号称是容量不衰减， 它真的不衰减吗？也衰减， 只不过它可以容量恢复，如何定期恢复，用什么频率，这是要建立起来的。还有定期检查。

  更深层次的是要做一些预防性维护， 不要等到出现了故障再去维护， 那就是个产 品故障了。我们更强调的是预维护， 预维护怎么做？没出现故障的时候我们要做 哪些东西？你说没项目的积累就能做这个东西吗？这也是不可能的。电堆故障这 一块也有很多事情需要处理。所以我们认为维护是对项目很关键的事情，需要多 个项目的积累， 同时它也是技术进步迭代的源泉，我们通过项目才能发现问题、解决问题。

  我讲了这么多，可能大家觉得不可信，我简单介绍一下自己，我 2008 年开 始在大连化学物理研究所张华民研究组工作， 在 2012 年到 2020 年在融科储能做 技术总监， 主要负责关键材料、电堆、电池系统、应用示范、生产线方面的事情。 现在在大连海事大学， 主要还是做液流电池技术开发工作， 一个是技术研究， 一个是工程放大，还有一些产业化方面的工作。

  目前可以和高校院所、企业有一些合作，合作内容包括全钒、新型液流电池、关键材料、电堆、电池系统，以及产品化、生产线等方面。

  谈一下我们的优势，我们具有高效院所的基础研究经历，从 2008 年就开始 参与最初的液流电池研究工作，也具备科技成果转化的经验，从 2010 年开始进 行实验室样机产品化转化工作， 到目前也十多年了， 也具备企业批量化生产的经 验，实现了 300MW 每年的批量化生产，具有 30 多项储能项目的应用经验，涵盖 了大部分储能应用领域。目前我们所迭代出来的新技术可以达到批量化生产阶段，技术水平也能够达到国内的先进水平。

  谢谢大家！

【责任编辑:孟瑾】