3.液流电池多体系并存，全钒、锌溴是主流

液流电池种类繁多，功率容量可调。液流电池主要通过氧化还原电对在惰性电极上发生电化学反应完成能量储存于释放。其最大特点在于电池输出功率和容量相互独立，可分别通过改变电池模块大小、电解液浓度和体积实现独立设计。同时液流电池具有充放电性能好、循环寿命长的特点，适合大规模储能应用。目前较为成熟的液流电池体系有全钒、锌溴、铬铁、多硫化钠-溴等双液体系。其中全钒、锌溴电池由于不存在正负极电解液交叉污染问题，发展尤为迅速。此外，近年来开始发展的锌镍单液体系也具有其独特优势。

图5：双液流电池工作原理示意图

数据来源：国泰君安证券研究

图6：单液流电池工作原理示意图

数据来源：国泰君安证券研究

表5：液流电池体系繁多

数据来源：国泰君安证券研究

全钒液流电池是目前研究和应用最广泛的液流电池技术。全钒体系正负电极电对分别为VO2+/VO2+、V2+/V3+，其主要优势在于电解液无交叉污染、无自放电、一致性好，且循环寿命极长。目前全球范围内共安装有40-50套钒电池系统，其研发和制造企业主要包括日本住友电工SEI、大连融科、北京普能、美国UniEnergyTechnologies等。其中融科储能于2016年开始投建的200MW/800MWh大连液流电池储能调峰电站国家示范项目，是目前世界上最大的化学储能调峰电站。

高成本是制约全钒液流电池商业化的主要因素。当前全钒系统成本约在4500-6000元/kWh，远高于铅炭、锂电等电化学储能技术，主要原因是离子交换膜、电解液等材料成本较高。目前离子交换膜很大程度依赖进口，价格约为5000元/平方米，国产价格也高达1000元/平方米。同时钒电池体积密度低，电解液使用量很大，导致同规模下电池总成本较高。目前液流电池产业链尚未完善，未来成本下降将依赖于离子交换膜国产化、提高钒离子溶解度、提高电流密度等方向的研究。

图7：全钒液流电池关键技术

数据来源：《全钒液流电池》,国泰君安证券研究

锌溴体系成本低，材料配件受垄断。锌溴液流电池结构与全钒体系类似，其正负极电对为Br/Br-、Zn/Zn2+,两种元素均丰富易得。其结构部件主要采用价格低廉的塑料，不含贵金属，成本较低。隔膜材料主要是锂电池、铅酸电池类似的微孔膜，价格相对便宜，仅为50-100元/平方米。同时其体积能量密度也相对高，总体系统成本仅为全钒液流电池的一半，因而受关注度较高。锌溴电池在技术层面的主要问题在于溴的强腐蚀性，其材料技术和配件生产仍在一定程度上受到美、日等国家的垄断。目前我国从事相关研发的企业主要有安徽美能、北京百能等。

锌镍单液体系开拓液流电池发展新道路。锌镍单液流电池是解放军防化研究院2007年提出的一种新型液流电池，其特点是正负极反应使用同一电解液，无需离子交换膜，从而大大降低了生产成本并简化了电池设计。由于使用碱性电解液，电池长期抗腐蚀能力较好。经试验，电池在1000次循环后能量效率达到86%，优于一般双液流电池。目前这类电池尚处于研发试验阶段，除国内部分机构外，日本、美国也已开始相关研究。

图8：锌镍单液流电池单体(左)与电池组(右)

数据来源：《液流电池储能技术》