全钒液流电池产业链上游主要涉及钒资源的开采与冶炼,中游则进行全钒液流电池储能系统的设计与制造,包括功率单元(电堆)与能量单元(电解液)两大部分,下游主要负责储能项目的开发和运营。由于下游储能市场可选择技术路径较多,且当前电化学储能主力仍为锂离子电池,全钒液流电池的增长目前对下游影响较小,产业变化主要集中在上游和中游。
全钒液流电池的上游资源开发、生产、提炼企业主要有钒钛股份、攀钢集团、河钢集团、安宁股份等;中游是电堆、电解液、隔膜厂商有国网英大、上海电气、中电兴发等公司;下游储能集团包括华电集团、大唐集团、国家电网等。
根据区域热力图,我国全钒液流电池行业产业链上企业相对分散,其中,上游企业主要布局在钒资源较为丰富的地区,如四川、河北等地区;下游电网、发电企业主要集中于北京。
近期越来越多储能企业瞄准全钒液流电池市场,在内蒙古、甘肃、安徽等地签约投资建设一批液流电池产线,其中包含融科储能、上海电气、林源集团、液流储能等企业,部分项目列举如下:
时间 | 地区 | 产业布局 | 企业 | 产能 | 投资额 |
2023年6月 | 陕西 | 陕西建工年产3GW钒电池生产项目落户定边 | 陕西建工 | 3GW | 30亿 |
2023年5月 | 江苏 | 星辰新能星G智造基地 | 星辰新能 | 3GW | |
2023年3月 | 宁夏 | 力新国科全钒液流电池装备制造项目 | 力新国科 | 1.2GWh | 15亿 |
2023年2月 | 湖北 | 星辰新能全钒液流储能装备智能生产基地 | 星辰新能 | 3GWh | 56亿 |
2023年1月 | 内蒙古 | 融科储能鄂尔多斯液流电池储能产业化基地 | 融科储能 | 20亿 | |
2023年1月 | 安徽 | 上海电气安巢经开区1GWh储能液流电池产线 | 上海电气 | 1GWh | 3亿 |
2022年12月 | 甘肃 | 林源集团甘肃金昌全钒液流储能系统 | 林源集团 | 500MWh | |
2022年11月 | 安徽 | 安徽望江全钒液流电池产线及装备制造项目 | 中力控股 | 50.18亿 | |
2022年10月 | 内蒙古 | 内蒙古通辽液流电池产线及储能集成项目 | 液流储能 | 4. 5GWh | 20. 5亿 |
表:全钒液流电池储能产业布局分布
整体来看当前全钒液流电池储能仍处于商业化运营初期,市场参与者相对较少,行业前期的发展很大程度上由头部厂商进行推动;后期受下游大型电网、发电侧项目进程,有望推动产业链向规模化发展。
此前全钒液流电池储能仍处于小规模示范验证阶段,项目单体规模基本不超过10MW,而2021年以来国内已有数个百MWh级别的大型全钒液流电池项目陆续启动。2022年10月底,由大连融科建设的首个国家级大型化学储能示范项目大连恒流储能电站一期100MW/400MWh正式并网发电,是迄今全球功率最大、容量最大的百兆瓦级液流电池储能调峰电站。
国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局日前联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8个地方启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。这也是继“西电东送”(开始于20世纪70年代)、“西气东输”(2000年2月批准启动)、“南水北调”(2002年12月27日开工)之后的,又一项超级大工程。
数据中心是储能的应用场景之一,“东数西算”的布局让储能获得了一个崭新的机会。
火热的“东数西算”
2月18日,国家发改委等多部门联合发布《关于印发促进工业经济平稳增长的若干政策的通知》提出,加快实施大数据中心建设专项行动,实施“东数西算”工程。
储能的大机会
数据中心作为“能耗大户”,是储能重要的应用场景。
在数据中心产业从诞生到发展的十多年时间里,我国数据中心行业的总耗电量以每年超过10%的速度递增。统计数据显示,2020年我国数据中心总耗电量达到了2000亿千瓦,占比2.71%。2021年,数据再次提升,单以中国电信一家公司为例,2021年数据中心耗电达到56亿千瓦,占总耗电量的20%。预计到2025年,占比将增加一倍,达到4.05%。妥妥的“能耗大户”。
数据中心的耗能部分主要包括IT设备、制冷系统、供配电系统、照明系统及其他设施(包括安防设备、灭火、防水、传感器以及相关数据中心建筑的管理系统等)。整体来看,由服务器、存储和网络通信设备等所构成的IT设备系统所产生的功耗约占数据中心总功耗的45%。其中服务器系统约占50%,存储系统约占35%,网络通信设备约占15%。空调系统仍然是数据中心提高能源效率的重点环节,它所产生的功耗约占数据中心总功耗的40%。电源系统和照明系统分别占数据中心总耗电量的10%和5%。
对数据中心本来说,储能最直接的功用是:
1、作为数据中心后备电源。传统数据中心需要使用大量的铅蓄电池作为备用电源,但电池状态不可知。而储能型数据中心,电池每天都会放电,放电后电压一目了然,很容易判断电池好坏,有助于及时剔除不良电池,同时也省去了每年做假负载测试的费用。
2、可再生能源+储能系统。作为耗能大户的数据中心一方面竭尽全力压缩PUE,控制能耗摄取,符合地方的落地要求;截流的同时,另一面也力求通过多种方式进行开源,比如引入光伏等新能源发电,从绝对依赖市电供电变为可以自己解决部分能耗供给。储能系统在可再生能源发电系统中的应用可解决供电不平衡问题,能够起到负荷调节、存储电量、配合新能源接入等作用。
我国的数据中心储能配置现状
目前各种储能电池都在数据源中心中有运用:
铅酸电池:目前在大多数数据中心设施中,铅酸电池、铅炭电池仍然是UPS电源常用的储能设备。铅酸电池的优势在于成熟、成本低、安全性高,但其容量小、重量大、体积大、寿命短等缺点,决定了铅酸电池在大规模应用上的周期成本劣势。
锂离子电池:从目前储能技术来看,锂离子电池无疑是铅酸电池的最佳替代品。随着锂离子电池在电子消费领域、电动汽车、储能领域的应用普及,锂离子电池的成本不断下降,目前新建的如百度数据中心等已经采用锂离子电池作为备用电源,而阿里巴巴等已经开始购置储能设备,在作为备用电源之外,还可发挥削峰填谷、电力需求响应等进行电费管理、增加收益。不过,在安全性方面,锂离子电池一直具备一定的隐患。
值得一提的是,磷酸铁锂电池依托成熟的技术,在成本、安全性及循环次数上具有相对优势,能量密度和低温性能通过成组技术也在不断改进,在储能、商用车、工程机械等领域都具有传统优势。考虑到安全的问题,磷酸铁锂电池也有望进入数据中心应用场景。
全钒液流电池:全钒液流电池是新型储能电源,具有能量效率高、充放电性能好、循环寿命长、清洁环保等优点。中国移动襄阳云计算中心与襄阳大力电工已在共同探讨全钒液流电池在数据中心应用,以推动数据中心的节能减排。
燃料电池:燃料电池是目前公认能量转换更高的供能方式,与目前应用广泛的锂离子电池相比更具优势,但是目前燃料电池成本过高,仍然难以得到广泛推广应用。不过目前在美国银行、可口可乐、沃尔玛、eBay以及谷歌、苹果等公司,都有在数据中心采用布鲁姆能源的燃料电池供电。
飞轮储能:除了以上电化学储能方式,机械储能也具有较好的应用前景,飞轮储能就以无污染、寿命长等优点受到部分人的关注。日前国机重装成功研制国内首台“100kW飞轮储能装置”,据负责人介绍该装置可应用于数据中心。但目前飞轮储能成本仍较高。
利用储能,将耗电大户变成电源端
储能系统接入数据中心,不仅仅能解决数据中心的耗能难题,还能将数据中心变成电源端。它们所利用的就是数据中心的“能源电算”特点。
接入储能系统,通过电费峰谷差价进行套利,使数据中心不再是一个简单的电力负荷,而是具有可调用和可调的功率节点,甚至参与电网调频,灵活切换使得数据中心成为一个“多面手”。
除此外,数据中心负荷还具有短期和中长期的可预测性,能从电能量市场、容量市场、需求响应市场、辅助服务市场等多方面获利,必然会作为重要力量参与到电力市场交易中,助力构建以新能源为主体的新型电力系统。
世纪互联、科华数据、国家电网、南方电网旗下公司已落地了不少融合储能、数据中心、变电站等多项城市基础实施的“多站合一”项目。
成熟的案例已有,以后随着“东数西算”推进,这种储能型数据中心将越来越多,储能系统不仅给数据中心供电,还可与可再生能源发电系统耦合,作为城市的新型融合基础设施,向一定区域范围内(比如园区、小区)提供能源、数据、云等服务。
这为储能行业打开了一个新世界。


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