【摘要】液流电池技术肇始于美国，如今西风东渐，全钒、锌铁、锌溴、全铁等多个技术流派在中国市场大放异彩，成为近几年长时储能不可或缺的重要角色，开始服务于慢慢的变多的发电厂项目，在电力网络中逐渐占了重要位置。

  但当我们回顾海外液流电池行业的发展史，就会惊讶地发现，美国的长时储能市场起步很早，中途几乎团灭，到现在，发电侧配储很少见到液流电池的踪影。

  这是为什么？对中国市场有哪些启发？美国等海外市场引进的技术路线，就一定匹配中国的水土么？本文继续聚焦锌基与全铁两条技术路线，以一探究竟。

  锌基路线的ViZn公司和全铁路线的ESS公司近期表现不佳，根源在于其技术路线的不可靠。

  尤其是ViZn公司，其代表的锌基路线有诸多不可克服的技术本征问题。故而ViZn在海外的落地，只是局限于实验室与户用场景，没有可靠的公开资料证明其曾经完整地落地到电网上。

  锌基液流电池之所以不能用于长时储能，是因为锌在充电的氧化还原过程中，会沉积一层Zn金属单质，而沉淀表面积有限，因此沉淀一层后就无法继续反应了，充电的量取决于Zn固体的表面积大小。因此，锌基电池并不可以无限制地长时间充电，也就不可以实现长时储能。

  锌溴带两个相变，有能量损耗。锌铁带一个相变，有严重的锌沉积问题，导致其电池容量衰减特别快。

  在美国的市场环境下，锌溴发展为目前技术成熟度最高的一类锌基液流电池体系，其充放电次数在实际运行中约为3000-5000次，为锌基液流电池表现最好的，多投放在户用储能系统，卖的甚至比特斯拉旗下的Powerwall要好。

  由于锌铁的问题实际上比锌溴更多，ViZn早早将其向外兜售，甚至都没有将其应用在户用储能端。

  2018年6月，ViZn不再从事电池开发业务，转而提供电池技术，并在2019年宣布与纬景储能牵头的中国工业财团合作。由于长时储能崛起背后所涉及的美国军方背景，这种类型合作往往存在供应链安全风险。

  在今年10月26日纬景储能主办的“碳索日”上，纬景储能声称，其新产品“有着100kW的电池功率、400kWh的电池容量，电池使用寿命可达25年，循环次数大于30000次。”

  纬景储能是否解决了锌基电池的本征问题、电池实际运行效果如何，是如何在短短五年内，将充放电循环次数提高了十倍以上，并将在美国无法落地长时储能的技术转为电网使用？

  须知，电池属化学领域，科技进步极为缓慢，美国成熟科研与市场环境下都未解决的问题，为何到了国内就能突飞猛进？

  继上篇液流储能文章中我们提到，ViZn的锌铁路线和ESS的全铁路线在美国肥沃的研发土壤中未能崛起。

  此后，经过与业内相关人士的探讨，本篇将通过复盘美国液流电池的发展历史以及锌铁和全铁的技术路线，从以下三个方面回顾美国锌铁和全铁液流电池的发展：

  2018年3月，ViZn遭遇投资人撤资风波，当年6月，在收到新一轮1500万美元融资后，首席执行官John Lowell便已经意识到ViZn的液流电池在美国前景不大，于是退出电池开发，摇身一变成为电池技术供应商。

  其实，早在撤资前两年的2016年，ViZn有过海外电网项目落地。ViZn曾在印度落地过一个1MWh的电厂项目，由Raychem RPG进行设备安装和集成。但从两年后投资人撤资来看，ViZn的这一尝试并不成功。

  中国储能网报道，根据协议，ViZn公司将技术授权给纬景储能科技有限公司。与ViZn合作的公司还包括: 江苏华盛电气股份有限公司（Hasen Electric）、上海智炼机电工程技术有限公司（Intelion）和江西乐莱建设工程有限公司（Jiangxi Lelai）等。

  在热闹的美国资本市场，ViZn的动作没有引起华尔街日报等主流美国媒体的报道。

  不过，液流电池方案在发展初期得到了美国军方的支持，美军是众多液流电池供应商的绝对优质客户，为美军做供应商得到的报价是一般市场价的数倍，毛利奇高。

  ViZn也不例外，在其官网上明确介绍了其方案对美军的优势：不易爆炸、降低燃料成本，减少军人伤亡。ViZn等公司做美军生意，基于显而易见的市场逻辑，美军在海外管理着二十多亿平方英尺的建筑面积，并要在2025年前将25%的电力供应转为可再生能源，这意味着海量的配储需求。

  一位曾参与并购美国某军工科技公司的投资人向芯流智库表示，尽管他们机构当时成为了被司的二股东，但参观工厂需要戴着“visitor”（访客）的牌子，并且不能参与董事会。

  纬景等中国财团与ViZn的合作是否会受到供应链上的严格管制，以及受管制后如何解决供应链本地化的问题，都是值得关注的。

  转型之后，ViZn业绩表现平平，根据美国专业媒体Zippia报道，截至2022年，ViZn公司共有37名员工，年收入为1030万美元。

  商业动态上，据海外业内人士爆料，ViZn提供的产品曾在比利时因为析氢问题导致过液罐和集装箱变形事件，致使工程承包方JABIL不愿意支付工程尾款，从而导致债务危机。

  成立至今，ViZn实际运营案例很少，到了2019年，其首席执行官John Lowell自述也只有爱达荷州国家实验室运行了一个试验系统，尼加拉瓜度假村微电网中运行了一个商业系统。除了与纬景的合作，ViZn已经销声匿迹很久了。

  爱达荷州国家实验室实际上意味着做Demo，尼加拉瓜度假村也不过是大型的户用场景，在美国市场落地的在运行电网项目并没有看到。

  另一边，根据ReadyRatios的统计，ESS近三年均呈现亏损趋势，2021年净亏损47711.7万美元，2022年净亏损7796.9万美元，2023年前三季度累计净亏损6144.8万美元，三年累计亏损6.17亿美元。

  根据Companies Market Cap统计，ESS公司2022年收入为89万美元，2023年（按照TTM计算）的收入为476万美元，收入有所增长，但整体表现不佳。

  2022年，ESS宣称的有“突破性合作伙伴关系”的ESI公司被报道可能是未披露的关联方，且没有业务运营。

  今年上半年，ESS公司宣布与SMUD公司建立合作伙伴关系，将从部署一些规模较小的液流电池储能系统开始，到2028年，ESS公司将为SMUD公司提供高达2GWh电池储能系统。同时，为LEAG公司提供2-3GWh长时储能系统，合同今年签署，但2027年才开始部署。

  2023年尚且没有过去，长达四五年的远期协议中并不能看到落地效果。而且，ESI公司的披露意味着ESS可能存在关联交易，为技术实力披上了一层“PPT宣传”的外衣。

  最初，一众包括NASA、DEEYA Energy在内的机构都做的是铁铬液流电池，因为其成本较为低廉，但随着析氢和相变问题得到重视，铁铬液流电池开始逐渐被其它技术路线取代，出现了全铁和锌基的液流电池体系。

  20世纪70年代，Exxon公司开发了锌溴电池作为混合液流电池系统，在充电过程中通过在正极上电镀固体锌来存储能量，由于比能量较高，开始部分替代铁铬电池。

  20世纪80年代末，新南威尔士大学开发了钒液流电池，相比于其它技术路径，具有较强的稳定性和耐久性，广受一众厂商欢迎，唯一美中不足的是钒供应的成本问题。

  彼时，美国的电网并不稳定，除了短时的飞轮和中时的锂电，迫切需要一种更长时的储能方案。

  一位与海外液流电池界有较深交往的业内人士对芯流智库表示，美国的液流厂商早在给YouTube、亚马逊交付数据中心时，就已经收到了4小时不断电方案的诉求。部分数据中心安装在偏远地区，电网不稳定，容易出现停电事故。而大公司愿意不惜一切代价去做长时储能，以保证数据安全。此外，美国军方海港上的独立电网涉及国家安全，也需要稳定的长时储能系统。

  伴随着细分领域的需求起来，液流电池具有高毛利。业内知情人士透露，当时锂电的报价大概是1000美元/kWh，液流则为2000美元/kWh。

  得益于硅谷浓厚的创业氛围，不同液流电池公司中有非常多的华人，偏材料科学、电气科学的研发工作，多由中国人和印度人主要负责。

  在彼此的交流中，出现了众多流派，比如PNNL（美国西北太平洋国家实验室），后来成为较大的一个技术流派，主要做全钒液流电池的混酸体系。

  一派研究全钒，以Gary Yang带领的UET公司为代表，据中国科学院资料，2016年6月6日，UET与大连融科在北京钓鱼台国宾馆共同签署了中美绿色合作伙伴项目合作意向书，将在全钒液流电池储能关键技术、储能解决方案设计等方面展开全面合作。

  另一派研究铁铬，团队之一为美国Cougar Creek Technologies公司创始人李利宇博士，他是近中性铁铬络合物体系第一发明人。李利宇博士现已回国，今年1月，Cougar Creek Technologies公司与国内公司达成技术合作，持续从事铁铬液流电池研究。

  伴随着丰富的研发团队，美国实验室里涌现着各种各样的液流电池技术，一切似乎欣欣向荣。

  但一切在2011年开始出现了异样，中国光伏厂商异军突起，对美国光伏本土厂商造成严重打击。

  2011 年 10 月，Solar World Americas和其余6家太阳能公司一起向美国政府提交了贸易诉状，要求美国政府阻止中国太阳能公司向美国市场倾销廉价太阳能电池板，美国业内有声音认为中国的廉价太阳能产品可以促进美国太阳能产业发展。不过，美国政府还是对中国太阳能公司征收反倾销和反补贴（AD/CV）关税。

  为了表示对抗，中国对美国生产的多晶硅征收关税，并加强了国内生产。受关税影响，美国多晶硅市场从2011年的10亿美元大幅缩水至2018年的1.07亿美元。

  美国多晶硅行业供过于求的局面导致大量工厂关闭，并将业务转向其他技术。到2021年，美国太阳能市场的多晶硅生产萎靡不振，而中国则占据了全球多晶硅供应量的80%。对美国太阳能产业具有历史性影响的Solar World Americas 公司已然倒闭。

  而美国的液流电池行业当时依托于光伏市场，几乎所有的光伏企业都向各类液流电池公司下了大量储能订单，16年左右是液流电池在美国的第一波高潮，当时订单量不少，产业化也基本成熟了，正当大家都认为可以上市的时候，大量光伏企业倒闭，对液流电池造成了极大的冲击。

  这一时段，大量液流电池企业跟着光伏企业一起陷入了资金链短缺、接连倒闭的局面。

  ViZn最初作为美国的一家实验室，尝试了以锌体系为主的各类液流电池技术，据业内相关人士透露，在早年间与ViZn交流时，这一路径的数据并不好看。

  以锌溴电池为例，Br2是气体，Br-1是离子，这就意味着锌溴液流电池带两个相变：固体—液体，气体—液体。而带相变的反应机理决定了其难以控制，有较多能量会损失在相变中。

  在此基础上，ViZn公司研究的锌铁电池，虽然去除了气态相变，却无法解决锌从0价到2价的相变，这样就不可避免的会出现锌沉积问题，导致锌铁电池容量衰减特别快。

  而且据业内资深工程师透露，锌铁液流电池中的Zn存在碱性环境下枝晶及脱落问题，枝晶在膜测沉积从而击穿隔膜；而且其面容量有限（140mAh/cm2），无法做长时储能。

  正常情况下，液流电池通过电堆控制功率，电解液量控制容量。但锌在充电的氧化还原过程中，会沉积一层Zn金属单质，而沉淀表面积有限，沉淀一层后就无法继续反应了，充电的量取决于Zn固体的表面积大小。

  芯流智库在调研中了解到，锌枝晶、相变中的能量损耗也许能通过材料学上的突破部分缓解。

  近期，已有部分高校研究者声称解决了相关问题，并创办了相应的公司（如温州锌时代能源有限公司），但具体能否从实验室转向工业量产，还有待进一步的成果验证。

  对于锌沉积问题，大部分厂商目前使用的是反冲技术，即通过反向的电流把表面沉积融回去。业内知情人士透露，美国做锌溴的公司大多充电7-8次后就要做一次反冲，其中的效率损耗无疑是巨大的。

  锌溴和锌铁具有类似的本征问题。但不可否认的是，锌溴技术却是目前技术成熟度最高的一类锌基液流电池体系，锌溴电池充放电次数约为3000-5000次，具有较高的能量密度，理论上可达435 Wh/kg，实际能量密度也已达到60 Wh/kg。

  19世纪70年代，Exxon Mobil公司就对锌溴技术开始了探索。19世纪80年代，Exxon Mobil公司与Sandia国家实验室合作研究了锌溴流电池技术。

  时至今日，美国ZBB公司、Primus Power公司，日本住友电工以及澳大利亚Redflow公司等都是锌溴液流电池领域的代表企业。如今，锌溴液流电池多用于美国户用和工商业储能市场。相较而言，锌铁技术前景尚不明朗。

  市场需求上，美国的主流市场是用户侧，甚至是家用的户储。家用户储要求小体系液流电池，一个5kW/10kW的系统就可以供一个别墅使用。美国电力是浮动电价，电价差较大。

  据业内人士透露，用户侧市场每度电的价格浮动在1-2美元，在这种情况下，多数用户倾向于在户内投放长时储能系统。特斯拉公司旗下的锂电储能产品Powerwall，在美国卖的没有锌溴储能产品好。

  而由于锌铁的问题实际上比锌溴更多，ViZn早早将其向外兜售，甚至都没有将其应用在户用储能端。

  2018年6月，ViZn不再从事电池开发业务，转而提供电池技术，与中方财团开始合作。由于长时储能崛起背后所涉及的美国军方背景，这种类型合作往往存在供应链安全风险。

  国内的纬景储能在2018年成立，引进了ViZn授权的锌铁液流储能技术，近几年来收获了不少关注。

  2021年10月，纬景储能与中国电建集团江西省电力建设有限公司在江西上饶合作的200kW/600kWh“智慧能源示范项目”并网。中国电建江西分公司董事长邹胜萍表示，选择纬景作为合作伙伴，主要基于对纬景储能锌铁液流电池方向的关注及投入，未来，锌铁液流电池可能成为储能领域新的增长方向。

  2023年3月18日，纬景宣布完成A轮融资，融资金额超过6亿元。此次融资由国合新力和珠海大横琴集团联合领投。对此，国合新力董事路博认为，储能产业下一步发展的关键要素是产品的规模化生产能力。在全国多地建立“超G工厂”的纬景具有量产前景。珠海大横琴集团董事长胡嘉则表示，珠海正加快新型能源产业发展，纬景储能公司入驻珠海也是大横琴集团助力珠海加速打造新能源产业集群的标志性成果之一。

  2023年10月，在纬景储能主办的“碳索日”上，纬景储能称，其新产品“有着100kW的电池功率、400kWh的电池容量，电池寿命一般可以达到25年，循环次数大于30000次。”

  纬景储能是否解决了锌基电池的本征问题、电池实际运行效果如何，是如何在短短五年内，将充放电循环次数提高了十倍？须知，电池属化学领域，科学技术进步极为缓慢，美国成熟科研与市场环境下都未解决的问题，为何到了国内就能突飞猛进？

  在中国液流电池目前的产业格局中，全钒是发展时间最长、最主流、也是公开集采比例最高的。

  以中核汇能有限公司2023-2024年度储能集采为例，其采购的1GWh全钒液流电池储能系统中，单个项目容量为1MW/4MWh至200MW/800MWh。这是液流电池第二次Gwh集采，明确要求是全钒。

  而纬景在发电集团的公开集采，搜索后没有记录显示。纬景与各地的合作，多为电池工厂。

  而一家龙头全钒液流电池厂商则认为，液流电池行业还没有到拼产能的阶段。现在，即便是全钒，也需要全心全意地打磨好产品，保证质量，服务好现有客户。液流电池行业现在就打产能战，可能导致产品在快速落地过程中引发诸多问题，破坏用户信誉，不可逆地影响到整个液流电池行业的发展。

  其实，拼不拼产能，不只是液流电池行业目前的一个中心矛盾，也是锂电储能的焦点。

  高工锂电董事长张小飞最近分享到，2023年，近两年开工的项目陆续投产，锂电供给端产能释放保持较高水平，锂电池产业链整体处于阶段性产能过剩阶段。今年上半年锂电行业四大主材企业的产能利用率普遍跌至60%以下，部分企业甚至已经跌到40%以下。

  可见，产能对于成熟的锂电产业来说，甚至已经成了一个负担。对于新兴的液流电池行业，更是要在产业发展的早期，提防因为过度投资带来的固定资产难以消化。

  一个产业要想走的长远，确实需要回归基本的经营逻辑，用过硬的产品服务好客户，维护好客户口碑。拼工厂而少公开招投标订单、拼产能而少需求，任何时候都是需要警惕的。

  说完ViZn的锌铁，然后是ESS的全铁液流电池路线M，能量密度甚至低于铁铬。这是一个比较大的硬伤。

  ESS的全铁也绕不过Fe单质沉积的问题。相较于锌基电池，仅仅是将成分换为了单元素。反应机理上，仍然会出现铁枝晶。并且，碱基环境会导致Fe（OH）3沉淀，需要定期清理。

  对液流电池而言，电、流体，温度和pH值都会影响枝晶的产生，某一个因素的不稳定都有可能导致枝晶的生成。因此，锌基和全铁电池需要复杂的控制系统监控关键指标。

  这也是目前锌基、全铁电池多为小电池的原因之一，对于全铁电池来说，铁的能量密度本身不高，若想做大，存储罐体积、占地面积也是一个不小的数字。

  在此基础上，国内的巨安储能公司进行了突破性的改变。通过使用特异性铁基螯合物P-Fe3+/P-Fe2+作为正极活性物质，N-Fe3+/N-Fe2+作为负极活性物质，使得电极两端均为Fe2+和Fe3+进行反应，不再出现固体Fe单质，从本征上解决了沉积问题。

  此外，碱性环境避免了酸性全铁液流电池有几率存在的负极铁枝晶、析氢多、能量转换效率低等问题。相对而言，巨安与ESS的全铁路线

  时至今日，技术路线上，全钒液流电池优于锌基和全铁电池，但钒产量并不是美国的优势，中国、俄罗斯、南非和巴西作为钒的主要生产国，在钒资源获取上具有先天优势，美国面临着钒资源供给难题，研发其它品类的电池技术自然是情理之中，只不过，这方面的探索比之全钒还并不成熟。

  在美国，市场倾销曾经对依赖于光伏市场的锌铁和全铁路线产生了冲击，时至今日，小体量的市场尚未迎来储能井喷期，未来，还有一系列本征问题拦在路上。电化学领域的技术进步是缓慢的，在这场探索中，新型液流电池能否应用于长时储能尚且存在不确定性的阴影。

  “如果真的有人站起来说这条路是通的，大家都会扑上去研究，因为那时大家就有信念了。”这是一位液流电池企业高管的期待。锌铁和全铁的美国路线，败在了情理之中。中国的新尝试，也等待着先行者们尊重科学技术规律，大胆假设，小心求证。

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