邁向大規(guī)模長時儲能之路蘇日娜、AlessandroZampieriMikhailNikomarovPeterOndko2025年11月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u蓄能新勢：液流電池的崛起背景 1技術(shù)溯源：液流電池技術(shù)體系概覽 3技術(shù)原理及路線細分 3主流儲能技術(shù)對比 4釩系與替代路線探索 6潮起競合：全球液流電池產(chǎn)業(yè)競爭格局 7主要發(fā)展歷程 7全球競爭格局 8關(guān)鍵驅(qū)動因素 10破局在前：經(jīng)濟性及商業(yè)化分析 11成本及經(jīng)濟性 11市場規(guī)模演進 12三大破局路徑 13結(jié)語：能涌于流，勢成于新 15全球液流電池產(chǎn)業(yè)白皮書：邁向大規(guī)模長時儲能之路蓄能新勢：液流電池的崛起背景在中國“雙碳”目標與全球能源體系轉(zhuǎn)型持續(xù)推進的背景下，儲能技術(shù)正成為支撐新能源高比例并網(wǎng)、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐環(huán)節(jié)。隨著光伏、風電等可再生能源裝機規(guī)模持續(xù)擴大，電力系統(tǒng)對調(diào)峰、調(diào)頻以及長時儲能的需求顯著提升。儲能技術(shù)的經(jīng)濟性、安全性與可持續(xù)性，正逐步成為推動能源轉(zhuǎn)型的核心要素。在多種儲能技術(shù)路徑中，液流電池（redoxflowbattery，RFB）憑借其獨特的系統(tǒng)特性和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?，受到全球產(chǎn)業(yè)界與政策制定者的廣泛關(guān)注。與當前主流的鋰離子電池等儲能技術(shù)相比，液流電池不僅具備更高的安全性和更長的循環(huán)壽命，還為4小時及以上的長時儲能提供了一種可靈活擴展的系統(tǒng)化解決方案。液流電池是一種通過液態(tài)電解液的可逆氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與存儲的電化學系參閱圖。液流電池系統(tǒng)通常由四個核心部分組成：注：注：Vvanadium釩；aqaqueoussolution水溶液。負極電解液泵正極電解液泵膜分隔器（用于離子交換）22V3+（aq）H+（aq）V4+（aq）負極電解液（如V2+/V3+）e-正極電解液（如V5+/V4+）3V2+（aq）e-14V5+（aq）1負極電極放電過程正極電極外部電路圖1|液流電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理（以釩系為例）這種能量與功率解耦的架構(gòu)設(shè)計賦予液流電池顯著的靈活性與經(jīng)濟性：僅需通過增大儲罐容量即可延長儲能時長，而無需調(diào)整電堆結(jié)構(gòu)。該特性使液流電池在4小時及以上的長時儲能場景中表現(xiàn)突出，尤其適用于電網(wǎng)調(diào)峰、工業(yè)園區(qū)儲能等應(yīng)用場景。截至2025年上半年，液流電池在全球電化學儲能裝機容量中的占比仍不足2%，但在中國市場已進入規(guī)?；痉峨A段。隨著政策的引導、供應(yīng)鏈體系的完善以及新型化學體系的持續(xù)突破，BCG認為，液流電池有望成為下一輪能源技術(shù)變革的關(guān)鍵推動力量。技術(shù)溯源：液流電池技術(shù)體系概覽在儲能技術(shù)體系中，液流電池憑借其獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和靈活的系統(tǒng)架構(gòu)，受到廣泛關(guān)注。液流電池通過外部儲罐儲存能量，并在電堆中實現(xiàn)電化學反應(yīng)，構(gòu)建出一種區(qū)別于傳統(tǒng)固態(tài)電池的系統(tǒng)形態(tài)。這一設(shè)計不僅賦予其在長時儲能領(lǐng)域更高的安全性和可擴展性，也為儲能系統(tǒng)的規(guī)?；渴痖_辟了新的路徑。技術(shù)原理及路線細分液流電池通過電解液中的可逆氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)能量的存取。在充放電過程中，含有當前，主流液流電池體系主要包括（參閱圖2）：注：截至注：截至2025TRLtechnologyreadinesslevel技術(shù)成熟度。融科儲能溴的強毒性交叉污染中（TRL6–7）鐵釩（Fe-V）體系 ?使用鐵或溴與釩的混/釩溴（V-Br）體系 合系統(tǒng)VoltStorageESSTechInc效率差穩(wěn)定性差電解液濃度低中（TRL6–7）鐵鹽（Fe）體系 ?使用鐵鹽和水的全流式液流電池住友電工釩的高原料成本 ?融科儲高（TRL9）最成熟的液流電池液中的正極和負極全釩（V）體系代表企業(yè)主要挑戰(zhàn)技術(shù)成熟度簡介化學體系圖2|主流液流電池化學體系CMBluEnergy穩(wěn)定性差技術(shù)成熟度低擴展性有限中低（TRL5–6）使用有機還原分子的水溶液/液流電池有機化學體系ElestorGelionPrimalPower溴的強毒性鍍層降解問題中高（TRL7–8）液中溴化鋅（Zn-Br）Redox效率差中（TRL6–7）鐵鉻（FeCr）體系?使用鐵和鉻的全流式液流電池698%10,000次以上。如Zn–BrH–Br）如能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性；可根據(jù)應(yīng)用需求靈活調(diào)整電解液配比，從而實現(xiàn)性能與經(jīng)濟性的平衡優(yōu)化。整體來看，液流電池技術(shù)正處于釩系規(guī)?；c非釩系多元化并行演進的階段。主流儲能技術(shù)對比在多種電化學儲能技術(shù)并存的格局下，液流電池的技術(shù)定位愈發(fā)清晰。與鋰離子電池為主要競爭優(yōu)勢。鋰離子電池依托成熟制造體系，在4小時以下儲能時長中占據(jù)主導地位；液流電池則在4–24小時長時儲能區(qū)間表現(xiàn)出更優(yōu)的經(jīng)濟性與運行壽命；鈉硫電池介于兩者之間，適用于特定工業(yè)場景及中溫運行條件（參閱圖3）。從關(guān)鍵性能角度，液流電池在安全性、運行壽命與可擴展性方面展現(xiàn)出系統(tǒng)性優(yōu)勢，但在效率與能量密度上仍存在不足。核心優(yōu)勢液流電池在系統(tǒng)可擴展性方面具備獨特優(yōu)勢。其能量與功率模塊相互獨立，通過增大4–24小時長時儲能場景中能夠以更低的邊際成本實現(xiàn)容量擴展。液流電池擁有極長的循環(huán)壽命和優(yōu)異的耐久性。由于活性物質(zhì)與電極分離，液流電池的電化學反應(yīng)可在數(shù)萬次循環(huán)中保持穩(wěn)定，壽命通常超過10,000來源：來源：EnergyStorageNews；PVMagazine；BlackridgeResearch；BCG分析。注：圖片為AIGWh吉瓦時；MW兆瓦；MWh鉛酸電池主要用于工業(yè)應(yīng)用場景，50MW/100MWh儲能項目。1中國自2022年起已建成一座100MW/400MWh的系統(tǒng)，并計劃將容量擴展至原規(guī)模的兩倍。融科儲能、CellCube、住友電工、VRBEnergy、Invinity（RedT）、ESSTechInc、RaytheonNGK、BASFAggreko、特斯拉、Wrtsil、Fluence、LGChem、NEC、SamsungSDI、Toshiba、Invenergy、SENS、寧德時代代表廠商全球累計裝機量~6GWh，以小規(guī)模項目為主最大在運項目：175MW/700MWh（中國全球累計裝機量~5GWh，截至年6月共有）2022年裝機量~50GWh，2023年裝機量~110GWh最大在運項目：美國）裝機量液流電池（RFB）鈉硫電池（NaS）鋰離子電池（Li-ion）示例圖3|主流儲能技術(shù)分類及對比池體系。此外，液流電池的放電深度（depthofdischarge，DoD）可接近100%，且在長周期運行中幾乎無性能衰退。液流電池在制造端的進入壁壘相對較低。液流電池系統(tǒng)裝配過程無需鋰離子電池類的入者創(chuàng)造了較為開放的產(chǎn)業(yè)空間。局限挑戰(zhàn)（round-trip通常在70%–80%，低于鋰離子電池的85%–90%配合以實現(xiàn)經(jīng)濟可行性。液流電池的功率密度與能量密度較低。由于電解液中反應(yīng)電位與電流密度受限，液流電池整體體積大、單位重量能量較低，導致運輸與安裝成本增加，不適合對空間敏感的應(yīng)用場景?；慨a(chǎn)能力。液流電池在材料成本與供應(yīng)鏈上存在結(jié)構(gòu)性的不確定性。釩資源價格波動較大，對系（capitalexpenditure,影響顯著；膜材料和電解液化學穩(wěn)定性問題也可能造成效率下降與壽命縮短。釩系與替代路線探索（vanadiumflow仍是迄今唯一2025過698%然而，釩系液流電池的成本結(jié)構(gòu)仍受原材料價格波動的制約，其中釩電解液成本占系統(tǒng)總成本的30%–40%，對原材料價格波動敏感度高。為此，產(chǎn)業(yè)正加速探索更具成本優(yōu)勢的替代化學體系。系仍面臨一系列關(guān)鍵技術(shù)問題亟待攻克。全球多家企業(yè)已在這些方向開展實驗性部署。例如，美國ESSInc公司在鐵系液流電池方向完成多項兆瓦級示范項目；德國CMBluEnergy公司推進有機液流體系中試；洛克希德·與因此短期內(nèi)釩系仍將是液流電池產(chǎn)業(yè)化的主導力量?？沙掷m(xù)且可靈活擴展的儲能方案。從產(chǎn)業(yè)化角度來看，釩系依然是當前唯一經(jīng)受大規(guī)模商化發(fā)展。潮起競合：全球液流電池產(chǎn)業(yè)競爭格局在全球能源轉(zhuǎn)型與儲能市場快速擴張的背景下，液流電池產(chǎn)業(yè)正逐步形成清晰的競爭長時儲能需求持續(xù)上升，液流電池正從技術(shù)驗證走向商業(yè)化部署，成為長時儲能體系的重要組成部分。主要發(fā)展歷程圖4|全球液流電池項目規(guī)模演進（按最大裝機范圍劃分）2000–2010年2000–2010年2010–2020年2020年以后5-50圖4|全球液流電池項目規(guī)模演進（按最大裝機范圍劃分）2000–2010年2000–2010年2010–2020年2020年以后5-50kW0.1-1MW1-10MW10-100+MW研發(fā)/概念驗證項目試點示范/早期商業(yè)化早期商業(yè)化/商業(yè)化小型釩液流電池系統(tǒng)，在日本用于可再生能源研究（1990年代）VRBPowerSystems：在美國猶他州Moab區(qū)域部署了250kW/2MWh的釩液流電池系統(tǒng)（2005）融科儲能：在中國部署了5MW/10MWh的釩液流電池系統(tǒng)（2015）住友電工：分別在日本和美國部署了4MW/6MWh、2MW/8MWh的釩液流電池系統(tǒng)（2017）融科儲能：在中國先后部署了100MW/400MWh（2022）、175MW/700等大規(guī)模釩液流電池項目住友電工：在日本北海道部署了15MW/60MWh的釩液流電池項目（2022）來源：案頭研究；BCG分析。仍有一些項目的規(guī)模小于1的差異。早期的液流電池系統(tǒng)以日本和美國研發(fā)為主，普遍規(guī)模在千瓦級至百千瓦級，主要用2010國的融科儲能，其部署了5兆瓦/10建設(shè)了4MWh的示范系統(tǒng)。自2020年起，液流電池系統(tǒng)規(guī)模進入快速上升期。中國率先實現(xiàn)百兆瓦級液流儲能項目部署。融科儲能先后投運了三套大型示范系統(tǒng)，分別為100MWh、175MWh和200美國和英國則在積極推進5至10驗證了電網(wǎng)運行的可行性。從運行特征看，現(xiàn)有液流電池的典型儲能時長維持在4–5小時，主要受限于長時儲能補償機制尚不完善。隨著容量市場機制的建立及可再生能源波動性增強，4–24小時的超長時儲能需求有望快速增長，液流電池的技術(shù)與經(jīng)濟優(yōu)勢將進一步凸顯。EnergySuperHub總體來看，液流電池正處于從示范項目向商業(yè)化落地的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折期。未來三到五年，隨著成本結(jié)構(gòu)優(yōu)化和市場機制完善，液流電池有望在電網(wǎng)調(diào)峰、可再生能源并網(wǎng)及工業(yè)園區(qū)儲能等長時應(yīng)用場景中實現(xiàn)系統(tǒng)化增長。全球競爭格局截至2025年上半年，全球共有超過50家液流電池技術(shù)開發(fā)商活躍在不同細分領(lǐng)域。其中約50%專注于釩系，9%4%為有機體系，其余則為未明確化學體參閱圖。從地域分布來看，液流電池企業(yè)主要集中在中國、美國與歐洲三大區(qū)域，三者合計約占全球三分之二以上的市場主體：美國：聚焦于鐵系與氫溴體系創(chuàng)新，代表企業(yè)包括ESSInc與洛克希德·馬丁。歐洲：在有機與混合體系方向投入較多，代表企業(yè)包括CMBluEnergy與Elestor。相對有限。4%荷蘭6%英國7%11% 4%荷蘭6%英國7%11% 澳大利亞德國4%意大利4%加拿大印度（2%）日本新加坡（2%）韓國（2%）西班牙（2%）法國（2%）芬蘭（2%）丹麥（2%）奧地利（2%）28%其他/未明確體系9%鐵基體系4%9%溴基體系有機體系圖圖5|全球液流電池技術(shù)開發(fā)商分布技術(shù)路線技術(shù)路線50%50%地域中國地域中國28%美國20%美國20%6%11%TRL1TRL6%11%TRL1TRL2TRL9 0%17%TRL3技術(shù)成熟度TRL820%19%TRL4TRL77%6%15%來源：案頭研究；公開信息整理；來源：案頭研究；公開信息整理；BCG分析。注：TRLtechnologyreadinesslevel技術(shù)成熟度。TRL5TRL6分布來看，約有45%的企業(yè)已達到TRL7商業(yè)化階段；另有約45%（TRL3–5TRL5TRL6關(guān)鍵驅(qū)動因素在當前階段，液流電池尚難以在純商業(yè)回報方面與鋰離子電池體系競爭，但在多個市場中，憑借其獨特的戰(zhàn)略價值與政策導向而被優(yōu)先采用。BCG識別出四類關(guān)鍵驅(qū)動因素：供應(yīng)鏈優(yōu)勢以中國為代表的部分國家出于供應(yīng)鏈安全與資源自主的考量，積極推動液流電池示范20182025年11新儲能技術(shù)路線。技術(shù)多元化如UKLDESCapandFloorScheme試點項目。安全性要求在高密度城市區(qū)域或森林火災(zāi)頻發(fā)地區(qū)，液流電池憑借不可燃的水系電解液體系、無熱失控風險等獨特安全特性，顯著優(yōu)勢。例如，美國加州Viejas項目與英國VFBLead示范系統(tǒng)均憑借其安全特性中標。戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)協(xié)同成協(xié)同效應(yīng)。南非BushveldEnergy（Anglo與Tharisa等這些非商業(yè)性驅(qū)動因素使液流電池在政策性項目和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中占據(jù)重要地位。隨著能源安全和技術(shù)多元化需求日益凸顯，政策導向型部署預計仍將是未來幾年液流電池擴張的重要動力。破局在前：經(jīng)濟性及商業(yè)化分析隨著液流電池技術(shù)的持續(xù)成熟，其商業(yè)化競爭正逐步從技術(shù)可行性轉(zhuǎn)向經(jīng)濟可行性。當前，鋰離子電池仍憑借更低的投資成本和成熟的供應(yīng)鏈在儲能市場中占據(jù)主導，但液流電池憑借更高的安全性、更長的壽命與可擴展性，正在長時儲能領(lǐng)域逐步形成獨特優(yōu)勢。成本及經(jīng)濟性根據(jù)全球儲能成本模型測算，年全球鋰離子電池系統(tǒng)的能量側(cè)成本約135美元/Wh、功率側(cè)約80美元/（W）；釩液流電池對應(yīng)成本分別為約230美元和200美元/kW。在現(xiàn)有資本性支出水平下，即便考慮液流電池可實現(xiàn)100%和極低衰減，其生命周期平準化儲能成本（levelizedcostof仍高出鋰離子電池約參閱圖。來源：來源：BCG全球平準化儲能成本模型；BCG分析。注：LCOSlevelizedcostofstorageLCOS液流電池鋰離子電池16121086421061149010483105841078611188961391252030年中國鋰離子電池與液流電池LCOS對比（儲能時長）161210864212810712398124991361271011321041131671492025年中國鋰離子電池與液流電池LCOS對比（儲能時長）圖6|中國鋰離子電池及液流電池LCOS對比（2025-2030年）以中國市場4小時儲能系統(tǒng)為例，2025年鋰離子電池的LCOS約104美元/kWh，液流電池約132美元/kWh。到2030年，受規(guī)?；圃炫c技術(shù)進步的帶動，鋰離子電池的LCOS有望下降至88美元/kWh，液流電池降至111美元/kWh。盡管成本差距將從2025年的28美元/kWh收窄至23美元/kWh，但兩者仍未實現(xiàn)完全平價。上述差距主要來自規(guī)模效應(yīng)與供應(yīng)鏈成熟度的不同：鋰離子電池體系已通過消仍然偏高。展望2030年，液流電池成本降幅可達到約20%。若2–16小時的液流電池能量側(cè)CAPEX可降至120–150美元/kWh，且電解液成本可額外降低35%–45%，則液流電池的LCOS有望在長時儲能區(qū)間與鋰離子電池實現(xiàn)平價。市場規(guī)模演進圖7|全球液流電池及鋰離子電池裝機容量演變（2020-2025上半年）全球集中式儲能累計裝機容量（單位：GWh）366.8液流電池鋰離子電池279.8134.9圖7|全球液流電池及鋰離子電池裝機容量演變（2020-2025上半年）全球集中式儲能累計裝機容量（單位：GWh）366.8液流電池鋰離子電池279.8134.963.633.70.5來源：RhoMotion；美國能源部；全球儲能數(shù)據(jù)庫；BCG全球儲能模型；BCG分析。注：GWh1.64.06.0202020212022202320242025上半年2020（compoundannualgrowth達163%，而同期鋰離子電池僅為105%95%的液流電池系統(tǒng)位于中國。2025年5規(guī)?；A段。能源系統(tǒng)中對鋰離子電池的重要補充。隨著儲能時長需求從4小時向8