電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）近日，中廣核新能源公安縣50MW/100MWh鐵基液流電池儲(chǔ)能電站示范項(xiàng)目正式啟動(dòng)EPC招標(biāo)。該項(xiàng)目位于湖北省荊州市公安縣楊家廠鎮(zhèn)，由中廣核新能源公安縣有限公司投資和開發(fā)，規(guī)劃建設(shè)總?cè)萘繛?00MW/800MWh，其中本期建設(shè)容量為50MW/100MWh。項(xiàng)目計(jì)劃于2025年5月10日開工，預(yù)計(jì)在2025年6月30日前完成全容量并網(wǎng)發(fā)電。

鐵基液流電池正快速發(fā)展

鐵基液流電池（Iron-based Flow Battery， IBFB）是一類以鐵鹽溶液為電解液，通過鐵離子的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)與釋放的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。

其核心原理是將溶解于電解液中的鐵離子作為活性物質(zhì)，通過正負(fù)極電解液的循環(huán)流動(dòng)完成充放電過程。與其他液流電池（如全釩液流電池）相比，鐵基液流電池的優(yōu)勢(shì)在于原材料成本低、資源豐富，且安全性高。

例如鐵資源豐富，地殼含量約5%，電解液成本低廉，F(xiàn)eCl?價(jià)格約1元/kg。并且水系電解液無燃燒風(fēng)險(xiǎn)，適合大規(guī)模儲(chǔ)能場(chǎng)景。理論循環(huán)次數(shù)超10000次，實(shí)際應(yīng)用中可達(dá)5000次以上，還沒有重金屬污染，電解液也能夠循環(huán)使用。

目前鐵基液流電池技術(shù)路線上主要分為三種，全鐵液流電池，正負(fù)極均使用鐵基活性物質(zhì)，避免交叉污染；鐵鉻液流電池，正極Fe3?/Fe2?，負(fù)極Cr3?/Cr2?，但受限于Cr2?析氫副反應(yīng)；以及鋅鐵液流電池，正極Fe(CN)?3?/Fe(CN)???，負(fù)極Zn2?/Zn，需解決鋅枝晶問題。

例如，國(guó)家電投在河北張家口建成全球首個(gè)250kW/1.5MWh鐵鉻液流電池示范項(xiàng)目（容和一號(hào)），并在內(nèi)蒙古霍林河推進(jìn)1MW/6MWh項(xiàng)目，驗(yàn)證了該技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)峰中的可行性。鐵鉻液流電池采用鹽酸體系電解液，循環(huán)壽命可達(dá)20000次以上，能量密度約25-35Wh/L，適合長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能。

但目前鐵鉻液流電池的初始制造成本較高，關(guān)鍵材料如質(zhì)子交換膜依賴進(jìn)口，且能量密度低于鋰電池。但通過規(guī)?；a(chǎn)和材料國(guó)產(chǎn)化，成本有望大幅下降。

全鐵液流電池上，中科院金屬研究所通過電極界面缺陷設(shè)計(jì)和極性溶劑調(diào)節(jié)，提升了鐵負(fù)極的可逆性，實(shí)現(xiàn)了-20℃低溫下穩(wěn)定運(yùn)行100小時(shí)。該技術(shù)將電解液凝固點(diǎn)降至-20℃以下，并通過優(yōu)化鐵沉積均勻性，使循環(huán)穩(wěn)定性提升10倍，功率密度達(dá)80mW/cm2。

鋅鐵液流電池領(lǐng)域，緯景儲(chǔ)能在內(nèi)蒙古包頭建設(shè)了3GW鋅鐵液流電池智造基地，預(yù)計(jì)2025年投產(chǎn)。鋅鐵液流電池以鋅為負(fù)極、鐵為正極，成本更低且安全性更高，適合大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。

關(guān)鍵技術(shù)突破與發(fā)展趨勢(shì)

目前的鐵基液流電池仍然存在一些技術(shù)上的瓶頸，例如枝晶生長(zhǎng)，不過中科院團(tuán)隊(duì)通過金屬刻蝕在碳電極表面構(gòu)建缺陷結(jié)構(gòu)，促進(jìn)鐵均勻沉積，成功抑制了枝晶生長(zhǎng)，并將電流效率提升至99%，循環(huán)穩(wěn)定性提升了10倍。

在電解液上，中科院團(tuán)隊(duì)通過引入極性溶劑（如乙二醇）降低凝固點(diǎn)至-20℃，實(shí)現(xiàn)低溫穩(wěn)定運(yùn)行，并且將FeCl?濃度提升至3M，能量密度達(dá)15Wh/L，而傳統(tǒng)的全釩液流電池約為25Wh/L。

當(dāng)然，還有一些挑戰(zhàn)需要應(yīng)對(duì)，例如目前質(zhì)子交換膜、雙極板等關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)化率不足，其中全氟磺酸膜（如Nafion）占成本15%-20%，國(guó)產(chǎn)化率不足30%，且性能（如質(zhì)子傳導(dǎo)率）遜于海外產(chǎn)品，需加快研發(fā)高性能替代材料，可以采用石墨烯復(fù)合膜來替代。此外，電解液回收、系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)尚未成熟，需建立從原材料到運(yùn)維的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

好在目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有部分企業(yè)開始推動(dòng)國(guó)產(chǎn)替代，例如科潤(rùn)新材料的離子交換膜、東岳集團(tuán)的雙極板等都已經(jīng)開始在本土量產(chǎn)，降低了供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)上海電氣、大連融科等均在規(guī)劃吉瓦級(jí)電堆制造基地，目標(biāo)在2027年將成本降至1500元/kWh以下。

成本上，以4小時(shí)儲(chǔ)能的方案為例，全鐵液流電池初始成本約2500-3000元/kWh，其中電極和離子交換膜占比超40%。而2024年全球鐵基液流電池產(chǎn)能不足1 GW，難以通過規(guī)模生產(chǎn)攤薄成本。

可以開發(fā)高活性碳基復(fù)合材料，比如缺陷碳?xì)謥硖嵘磻?yīng)動(dòng)力學(xué)，降低析氫副反應(yīng)。同時(shí)可以引入寬溫域溶劑（如離子液體）或新型鐵鹽（如FeCl?-乙二醇絡(luò)合物），兼顧低溫性能與成本。

另外，鐵基電解液需定期更換，導(dǎo)致長(zhǎng)期運(yùn)維成本增加，比如鐵鉻體系年損耗率約2%。此外低濃度FeCl?電解液易析氫，需添加一些鉛鹽等抑制劑，也會(huì)推高成本。

從市場(chǎng)規(guī)模來看，2025年鐵基液流電池市場(chǎng)規(guī)模約120億元，預(yù)計(jì)2030年超500億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過30%。而在中國(guó)市場(chǎng)，隨著政策推動(dòng)下，2025年裝機(jī)容量目標(biāo)達(dá)10GW，重點(diǎn)覆蓋西北風(fēng)光基地配儲(chǔ)。

整體市場(chǎng)來看，短期儲(chǔ)能市場(chǎng)以鋰電為主，2024年全球占比仍然超過90%，鐵基液流電池需在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域建立差異化優(yōu)勢(shì)。另一方面，鈉離子電池成本快速下降，預(yù)計(jì)到2027年0.3元/Wh，可能會(huì)擠壓鐵基液流電池在中低端市場(chǎng)的空間。

小結(jié)

鐵基液流電池的商業(yè)化挑戰(zhàn)本質(zhì)上是技術(shù)成熟度、成本控制與市場(chǎng)生態(tài)的綜合博弈。短期來看，需突破電解液穩(wěn)定性、材料耐腐蝕等核心技術(shù)，降低系統(tǒng)成本；中長(zhǎng)期需依托政策支持，通過規(guī)?；痉俄?xiàng)目積累數(shù)據(jù)，建立產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。若能在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（尤其是10小時(shí)以上場(chǎng)景）中凸顯成本優(yōu)勢(shì)，結(jié)合鐵資源的全球可及性，其未來有望成為分布式儲(chǔ)能、電網(wǎng)調(diào)峰的重要補(bǔ)充技術(shù)。