储能行业:平流缓进待风起 顽“铁”生辉终有时

类别:行业 机构:国泰君安证券股份有限公司 研究员:庞钧文/石岩 日期:2022-12-08

  本报告导读:

      全铁液流电池不仅具有一般液流电池的普遍优点,还具有低成本的重要优势,目前该技术发展迅速且已经开始产业化探索,这将为液流电池储能产业带来新的曙光。

      摘要:

      投资建议:全铁液流电池具有与全钒液流电池、铁铬液流电池相同的本征安全性,适用于大规模电化学储能,其电解液的活性元素为铁,因此材料成本可大幅降低,而且几乎没有毒性。我们认为,全铁液流电池的发展将为液流储能技术产业化进程注入新动力,由于电堆整体结构变化不大,因此电堆部件的相关企业将受益,包括电堆材料、控制系统等。隔膜环节受益标的:东岳集团; PCS 环节推荐固德威、科华数据;EMS 环节受益标的:中电兴发。

      全钒降本尚需时日,铁基液流直击痛点。以全钒液流电池为代表的的液流储能技术,采用水系电解液,反应温和,具有原理层面的本征安全性,适用于大规模电化学储能,但由于钒原料产量少、价格高,成本问题导致其短期内经济性不足,更拖累了整个产业的发展速度。

      铁/铬液流电池虽然能显著降低成本,但由于离子互蹿等现象,使其综合性能受到一定的削弱。全铁液流电池只含单一活性元素铁,不但成本低廉,而且不发生离子互蹿,并且电解液几乎无毒,有效弥补了全钒和铁铬体系的短板,更为液流电池开辟了新的方向。

      海外企业先行一步,国内团队积极探索。全铁液流电池在过去主要以实验室基础研究为主,人们普遍认为离产业应用较远。事实上,该技术目前在国外已进入商业化应用初期,规模已达百MW 级,储能时长超10 小时,以美国ESS 公司为典型。2021 年,ESS 与软银旗下的SDenergy 签署协议,承诺2026 年前向其供应2 GWh 的电池系统。

      近日,ESS 又宣布与美国第六大社区所有的非营利电力服务供应商SMUD 达成合作,供应200 MW/2 GWh 长时储能方案。ESS 认为到2027 年,其在全球市场的潜在价值达 80 亿美元。我国的全铁液流电池产业化相对起步较晚,国内首家全铁液流储能企业——巨安储能近日刚刚完成千万元级天使轮融资,主要用于产品中试,组建电液、电堆、电控及管理平台的全链条自主研发设计体系。

      技术进展取得突破,性能提升未来可期。全铁液流电池诞生于80 年代,其弱点在于负极析氢严重、铁离子水解以及铁枝晶析出等,导致性能差强人意,难以实用化。近年来,全铁液流电池的性能大幅改善。

      最近,中科院金属所的团队利用引入络合剂与极性溶剂,协同提升了Fe/Fe2+沉积-溶解可逆性并抑制了析氢,初步实现全铁液流电池高效稳定长循环运行,该电池实现了99.3%的电流效率、70%的能量效率和300 圈全循环下100%的高容量保持率,循环寿命提升了11 倍。

      风险提示。技术进步过慢、产业链形成迟滞、其他储能技术的威胁等