探秘全球首個吉瓦級鋅鐵液流電池智能工廠

李漢龍

10月26日，專注于新型儲能電池智能制造的高科技企業緯景儲能科技有限公司（以下簡稱“緯景儲能”）宣布，公司位于廣東省珠海市的鋅鐵液流電池“超G工廠”建成投產，全面達產后預計年產能超6吉瓦時。

珠海“超G工廠”是全球首個投產的吉瓦級鋅鐵液流電池智能工廠，它的投產標志著液流電池行業實現從兆瓦級向吉瓦級產能的巨大跨越，將推動液流電池進入規?；?、產業化發展的新時代。同時，它為珠海市新能源產業成為千億級產業集群繪上了濃墨重彩的一筆，促進了珠江三角洲高端智能產業的聚集與資源優化配置。

促進新型儲能多元化發展

儲能，一直以來被視為破解能源供應安全、價格可及與低碳清潔的能源“不可能三角”時代難題的突破口，其本質是消除電力系統中可再生能源的不穩定性，使其變成穩定電源。近年來，隨著新型電力系統高質量發展成為新方向，鋰電儲能、液流電池、鈉離子電池、壓縮空氣儲能和氫儲能等新型儲能越來越受到關注，市場亦對儲能產品提出新的需求，技術路線走向“百花齊放”。

“在新型電力系統中，風光電占主導，但風光電具有間歇性、波動性與隨機性。為避免供電間斷，尤其需要長時儲能作為支持。”11月8日中國科學院院士、南方科技大學碳中和能源研究院院長趙天壽在珠海市舉行的“2023能源電子產業發展大會暨廣東新型儲能產業高峰論壇”上表示，液流電池儲能體系的容量與功率解耦，具有儲能時長靈活、適合長時儲能、易規?；?、無地域限制等優勢。

液流電池是目前新型儲能領域的重要技術方向，作為電化學儲能技術之一，它是利用一種或多種溶解在液體中的活性物質在質子膜兩側進行氧化還原反應來儲存和釋放能量的裝置。即陰陽極電解液分別由管路推入電堆中，然后通過活性元素的價態變化，在電能和化學能之間產生轉換來實現充放電。根據電解液中活性物質的不同，液流電池如今有全釩液流電池、鋅鐵液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等20多種技術路線。

現階段，鋰離子電池儲能在新型儲能領域占據著絕對主導地位。據國家能源局數據披露，截至2022年底，全國新型儲能裝機中，鋰離子電池儲能占比94.5%，而液流電池儲能僅占比1.6%。但是液流電池與鋰離子電池相比，有安全性高、可靈活擴容、電解液可循環利用，且具備儲能時長大于8小時、使用壽命超過25年等優勢。因此，液流電池被認為是當前最適合長時間儲能的電池技術之一。

據了解，鋅鐵液流電池目前屬于剛進入規模化量產階段的儲能電池技術路線，國內暫有緯景儲能實現了吉瓦級產能。作為一家成立于2018年的“獨角獸”企業，緯景儲能以“鋅鐵液流電池儲能技術”為研發核心，一直致力于新型儲能技術的研發和儲能電池的智能制造。

國際上，鋅鐵液流電池儲能技術路線有著40多年的研發歷史，是為解決新型電力系統要求儲能安全、長時、低成本而量身定制的技術路線。緯景儲能從美國ViZn能源公司引進該技術后，持續在本土技術創新、產品研發迭代和降低生產成本等方面的。

緯景儲能的鋅鐵液流電池技術，選取了鋅和鐵兩種本征安全、儲備豐富、成本極低、價格波動平穩的金屬進行配對，保證了原材料極安全、易獲取、低成本。2021年，緯景儲能實現鋅鐵液流電池儲能技術本土化。2023年1月，緯景儲能首條鋅鐵液流電池電堆智能產線啟用，并將該產線復制到全國多地的智能制造工廠。

打造全自動化的低碳工廠

緯景儲能珠?！俺珿工廠”位于珠海市斗門區的富山工業園，占地面積18.52萬平方米，共有4座廠房及15條鋅鐵液流電池自動化產線，是一座集標準化、自動化、數智化等于一體的智能制造工廠，整體建設突出“綠色、低碳、智造”。

該工廠由珠海5.0產業新空間建設運營主體之一的大橫琴集團通過產業投資方式引進，作為落戶富山工業園的首批智能制造企業之一，建設年產6吉瓦時鋅鐵液流電池項目，著力打造先進液流儲電裝置及系統的智能制造中心。據廠房建設方的大橫琴置業董事長唐文彬介紹：“項目廠房全面實現生產流程數字化和智能化，成為完全自動化的‘黑燈工廠?！?/p>

珠?！俺珿工廠”項目從2022年11月簽約到2023年10月26日正式投產，充分體現了珠海市制造業氛圍濃厚、基礎扎實，更體現了當地優良的營商環境。珠海市相關政府部門在企業用地、代建廠房、環評審批等方面積極推動新型儲能產業項目落地，全面提升政務服務水平，讓緯景儲能堅定了落戶珠海市的信心和決心。

珠海市生態環境局富山分局相關負責同志告訴筆者：“分局秉持提前介入、靠前服務的理念，從‘超G工廠項目考察階段即保持同步跟進，為項目從入園到落地投產提供全流程服務。分局同志先后5次到上門為企業提供幫扶，聯合市生態環境局環評科同志為企業負責人答疑解惑，幫助企業加快項目落地。”

同時，富山分局以環保服務臺賬形式，每周跟進項目進展，收集企業訴求，及時發現和解決環保方面堵點問題，和市生態環境局環評科、重點項目服務科以及市生態環境技術中心等科室召開調度會，對齊項目信息，力求對企業以更少的打擾提供更優質的服務。

眼下，當我們走進“超G工廠”的電堆總裝1號生產線，可以看到電堆總裝機器人堆疊系統的機械臂正在“通力協作”，將一片片電池堆疊成電堆。超過300個機器人在這里承擔精密、繁重作業。憑借激光定位與視覺定位技術，以及昆蟲仿生等先進制造工藝，機器人無論是單臂抓舉200公斤重物，還是吸取薄如蟬翼的質子交換膜，精準度都可達±0.1毫米。

“我們公司自主研發了目前行業內自動化率最高的液流電池智能產線，并首創了液流電池脈動線（系統集成線），開創性地實現液流電池生產的全過程數智化?！敝楹！俺珿工廠”生產車間工作人員表示，這條智能制造產線由堆疊系統、自動壓裝試漏擰緊系統、托盤自動翻轉系統構成。在關鍵部件電堆生產環節，使用國產零部件率達100%。當前，每條產線僅需20分鐘即可完成一個成品電池的組裝，而用傳統手工生產則需8小時才能完成。

珠?！俺珿工廠”是緯景儲能建設的一座零碳示范工廠，廠房是精心打造的綠色建筑，在生產過程中大比例使用光伏綠電。同時，公司推動數字化在產業鏈協同、工廠各功能板塊協同中發揮作用，提升整體效率。隨著“超G工廠”等新型儲能項目建成投產，將會在珠海市形成龍頭效應，吸引上下游產業不斷入駐，加速構建配置完善的高端產業生態圈，形成“雙碳”產業生態集群。

發布新一代鋅鐵液流電池

珠?！俺珿工廠”投產同日，緯景儲能在工廠主辦了首屆“碳索日”活動。本次活動緊扣新能源加速發展時代背景，邀請全國能源領域專家與儲能產業鏈領軍企業代表，以“降低儲能度電成本”為核心話題，共同探討液流電池儲能技術如何加速新能源產業發展，論證通過技術升級與產業化發展實現儲能成本的大幅度降低，推動能源結構調整優化，助力國家“雙碳”目標實現。

活動現場，緯景儲能發布了新一代鋅鐵液流電池產品GP110。該電池采用堿性水系電解液配方，具有絕對安全、超低成本、長時、易部署等特性，不燃不爆、安全無毒，由于鋅和鐵等原材料充足且平價易得，該電池具備顯著的成本優勢和降本空間。

“這款電池有著100千瓦的電池功率、400千瓦時的電池容量，電池壽命可達25年，循環次數大于30000次，毫秒級響應速度，在長時儲能領域十分能打。”據緯景儲能聯合創始人、董事長葛群介紹，GP110電池不受溫度影響，有超強適應能力，能在各種氣候環境下安全穩定運行，且不受地理環境限制，可充分賦能儲能系統集成商、風光電站、數據中心、5G基站等終端用戶的多場景需求，更重要的是對減少碳排放具有重要意義。

據了解，目前由鋰離子電池做儲能的新能源電站發電成本約在1元/千瓦時，高于煤炭發電的0.3元至0.4元/千瓦時，較高的儲能度電成本是導致儲能電站利用率不高的主要原因。如何降低度電成本是儲能行業商業化發展面臨的難題。緯景儲能希望通過產品的研發創新與規?；慨a，逐步降低鋅鐵液流電池的全生命周期度電成本，讓能源的使用更平價、普惠。葛群稱，未來三年內緯景儲能計劃將鋅鐵液流電池的度電成本降至0.2元/千瓦時。當前，已實現商業化的全釩液流電池度電成本約為0.4元/千瓦時。

除了降低電池的成本，緯景儲能在電池技術研發上，其研發團隊經過技術攻關以及數據積累，已經突破了鋅枝晶的瓶頸，能夠對鋅枝晶有效抑制。據悉，早在2018年，緯景儲能就組建了一支由智能制造工程師、工藝工程師、設備工程師的研發團隊。他們從零開始摸索，用4年時間完成了液流電池電堆從技術參數到產業鏈的國產化。在此基礎上，團隊還自主研發多項新工藝，先后攻克了近50項工藝難點和設備難點，成功研制出本土化鋅鐵液流電池智能制造產線，將生產效率提升了數十倍。

11月6日，緯景儲能在上海舉辦的第六屆中國國際進口博覽會提出，預計到2025年，利用各地“超G工廠”生產的鋅鐵液流電池，公司將每年為社會提供超過180億度綠電，相當于690萬輛新能源汽車開行一年所消耗的電量，可助力年減排1000萬噸二氧化碳排放。

鏈 接

液流電池構成

液流電池是一種電化學儲能技術，由電解液、電堆與智能中控系統組成。因其功率模塊和容量模塊的可解耦特性，容量模塊和功率模塊均可進行獨立擴容來實現系統規模和儲能時長的調整。

電解液：特殊配方的電解液，其容量、濃度和酸堿性賦予液流電池長時間擁有大容量存儲能源的特性。

電堆：電堆由多片電極板緊密結合，決定液流電池的功率。

智能中控：全面且綜合性的智能模塊控制系統，監測電池運行，保持其良好狀態。

液流電池運行原理

水系的電解液儲存在電堆外部的儲液罐中，憑借精密的流體力學設計通過泵輸送至電堆內部，在電極處發生氧化還原反應，釋放或吸收電子，電子通過電極上的集流設備連接外接電路，實現4小時以上的能量儲存和高效的能量釋放。