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【清流资本·硬币的另一面】中海储能:铁铬液流储能的领军者

清流资本 2023.4.9

编者按:清流资本在一般人眼中,是一个投的“妖”、“稳”、“准”的基金。这个“妖”的印象大概率来自于清流那些出色的TMT/大消费类portfolio们。但是清流资本还有硬币的另一面——同样出色的大科技类portfolio们。我们特意策划了专栏系列“硬币的另一面”,将通过清流合伙人和创始人对话的形式,讲述清流资本和科技类被投企业发生的那些投资故事。今天,我们对话的主角是海储能的联合创始人兼CTO徐泉教授

本文包含以下内容,阅读需要10分钟。

     • 中国储能引领全球

     • 中海储能引领铁铬液流电池储能

     • 把科研成果写在祖国大地

     • 清流为何投资中海储能

中海储能成立于2020年11月,是一家专业从事新能源长时储能技术开发、储能设备生产和销售的公司,当前核心产品为铁铬液流电池。目前,中海储能已经完成了技术验证、产品中试和工程验证,并在国内和海外等多地开始进入商业化项目落地阶段,中海团队将加大投入研发力量,不断迭代创新,优化储能应用技术方案,力争成为行业标准的制定者,成为全球领先的储能全案解决专家,为实现全球碳中和目标贡献力量。

公司核心团队选定铁铬液流电池技术路线并持续研发已有超过10年的时间,核心管理团队由国央企能源领域的资深从业者、连续创业者企业家和储能相关研发领域的行业专家共同组成。中海储能首席科学家CSO为化工与氢能储能领域资深专家中国科学院徐春明院士,首席技术官CTO徐泉教授为美国北德克萨斯大学博士、电化学储能学科领头人、北京市科技新星称号获得者、中关村储能产业联盟液流电池储能技术专委会委员、能源行业液流电池标委会委员、《储能科学与技术》编委。团队核心成员均有超过10年能源领域研发及商业转化经验。

中国储能引领全球

清流:请简单介绍一下中海储能?

徐泉:中海储能是一家围绕低成本、大规模(100 MW以上)、长时储能(4小时以上)的大蓝海赛道提供全面解决方案的公司。解决在 “3060”的双碳大背景过程中,可再生能源产生的难以避免的波峰波谷的调峰问题。我们的客户面向电源侧源网荷储、电网侧削峰填谷和用户侧大规模耗能企业绿电用电需求。

中海储能选择的技术路线是铁铬液流电池,它具备几个优势:第一是低成本,铁铬是液流电池里面成本极低、原材料极丰富的一种技术路线;第二是强安全,因为它是一个水系电池体系,所以称为本征安全电池,不存在爆炸或者其他安全方面的风险;第三是大规模,一般我们一个商业项目完整做下来是 100MWh以上的交付、未来长时储能可能会做到GWh交付;第四是长时间,我们可以满足4小时以上,乃至8小时、12小时的长时储能需求,满足电网级的需要。

清流:Why Now?

徐泉:随着“3060”的提出,储能被誉为“可再生能源规模化利用的最后一公里”,现在到了黄金发展期。我国的可再生能源2030年占一次能源消费比重要达到25%、2060年要达到到 65%,那它的峰谷比是非常大的,需要实现峰谷比大规模的抹平,即“削峰填谷”。从第一性原理看,随着风电和光伏等新能源发电占比的提升,长时储能会越来越成为可再生能源发展过程中电网的刚性需求

技术方案和项目落地上,中国大规模储能是全方位领先的。中国的可再生能源发展得最早,光伏发电已经是世界第一了,风能的装机量也是世界第一,带来的储能需求也是世界最大的。参考去年的液流储能报道,中国是全世界第一个做到 100 MW以上的液流电池并网的国家。国外一些老牌的发达国家作为能源的输出国,传统能源和新能源还存在发展路线之争,新能源大规模配储尚未提上日程,且储能技术多为实验室或小规模示范阶段,虽然有部分初创企业走在前面,然而无论是商业化前景及未来订单增长的确定性还存在疑虑。而中国的可再生能源的发展走在了全世界的前列,从技术、材料到应用建立了自主可控的产业体系,形成了完整的内需循环市场,已有引领全世界能源转型的产业基础和市场规模,具备全球极具竞争力的制造业规模化成本优势,特别是在化工、新材料、智能制造等领域成本极具竞争性,喊出了电力生产绿色化、能源消费电气化口号。所以,可再生能源未来一定是中国引领全球的。

清流:现在储能的技术路线很多,中海为什么选择液流电池?

徐泉:首先,中海的创始人团队中,曾总、徐院士和我都是长期工作在能源规划、建设、研究领域的,我们非常了解,我国的传统能源资源是相对匮乏的,发展新能源是一定要走的路,所以我们很早就布局了新能源大规模建设的支撑型技术。我们化工体系出身的人是最讲实用性的,任何的技术路线一定要具备实际的可用性,而在国内发电侧和电网侧的应用最核心的就是经济 + 安全。

液流电池作为一项水系电池,具备容量与功率解耦、本征安全、后期维护成本低等优势,本身的技术路线就适合于做大规模的长时储能技术,所以它对于MW级别或者GW级别的交付是最适合的,且随着储能时长增长,单位成本会更加低

清流:液流电池技术路线也分全钒、铁铬、锌溴等等,铁铬液流的优势又是什么?

徐泉:选择铁铬液流电池路线主要还是考虑其规模化效应成本低的优势。从第一性原理上讲,液流电池本身就具备本征安全稳定、循环寿命次数多、全生命周期的度电成本极低的优点,而原材料价格低、供应充足是铁铬液流最大的优势。

铁铬资源在地球上储量丰富,价格稳定,是液流电池家族中具备原材料成本低、商业化前景确定的一个赛道,这是其本身金属储量和电化学特征决定的。第一,原材料价格低,铁铬液流电池的电解液使用的核心材料是氯化铁和氯化铬,而铬和铁这两种原材料属于大宗商品,铬的近十年价格变化不大。第二,原材料供应量充足,到目前为止,铬一年的产量是 4000万吨。这是一个什么样的概念?我们如果做一个10GWh级别的交付体量,对应公司的营收应该上百亿,而一年消耗的铬原材料的量只占它一年实际供应量不到2%,原材料的需求对供给端的压力小,不会出现原材料价格安全波动影响;第三,核心材料成本稳定可控,也给其他配件技术优化迭代预留了丰富的弹性空间。所以说,铁铬更适合做低成本的储能技术路线。

中海储能引领铁铬液流电池储能

清流:Why 中海储能?

徐泉:液流电池此前没有完全成长起来的一个重要原因是上下游供应链不够充分,导致液流电池的KWh造价成本比较高。铁铬液流电池的技术路线难度比较高,铬离子反应的电极电位与析氢电位接近,过电位只有0.46V。这也就意味着解决铁铬技术路线过程中的“三传一反”(动量传递、热量传递、质量传递和化学反应过程)的电池传质和传热,催化过程中防止过电位与局部过反映,要控制得更加苛刻,以抑制它的析氢副反应带来的快速衰减的问题。而这个问题中海储能已经掌握了核心技术和催化剂沉积全套工艺,正在积极进行商业化推广

近几年,随着中海储能超前布局,我们的液流电池的析氢过电位的反应和电流密度快速提升,并且用技术手段突破了生产产能的瓶颈,让产品从标准化、产能释放和未来快速复制扩产都能得到实现。加上原材料100%国产、产能足够充分,使得我们现在已经可以提供具有竞争力的市场交付价格,实现大规模交付。

此外,我们的董事长曾总在国家能源领域非常资深,使得企业具有较强的市场推广能力,随着企业技术产品运维的成型成熟,公司快速地拿到了多个订单,预计今年会完成交付并进一步完成产品的可靠性验证。目前整体储备的订单已经GWh级别了,国家对于可靠的长时储能方案也是非常急缺的。

中海储能整体核心团队从2011年就开始创业研发储能技术,经历了漫长的沉淀期,不是看着风口来了蹭热度,这样的团队是有韧劲的。长时储能面对的是发电侧和电网侧的大项目方,对于团队能力的考验是极其综合的,需要团队具备底层的研发和迭代能力、工程化落地能力、生产制造的管理能力以及电力系统内的丰富经验和资源,这正好是中海团队的优势,这样的综合型团队是非常非常稀缺的。

清流:公司从 20 年成立到现在,经历过哪几个比较关键的milestone?

徐泉:我觉得有这么几个milestone:

第一个是2021年单堆中试系统的连续稳定运行,验证了技术路线的可行性;

第二个是2022年9月北京研产基地示范工程项目建成运行,接受了由中国石油与化学工业联合会组织的,以相关领域院士及能源电力行业还有北京市有关领导组成的专家组的技术鉴定,技术被评定为国际先进水平,具有良好的市场前景,进一步验证了铁铬液流电池技术路线放大的一个可行性。

第三是2023年我们联合中国石油大学(北京)共同牵头,完成了液流电池双极板行业标准的申报,正处于评审阶段。

第四,2023年技术路线获批了国家储能产研融合平台的一个认可,这是一个国家级平台的搭建,现在已经顺利获批了。从国家学术、后备人才培育方面也非常的认可铁铬液流这个技术路线的可行性和发展前景。另外,2022年已经出版《液流电池与储能》研究生教材,今年的6月底还会出液流电池领域专著,意味着我们在行业的领军地位进一步得到了巩固。

第五是2023年一开年就已经拿下了百MW级的储能订单和GW级的意向订单,这是在实际的业务上的进展。

清流:中海储能中长期的规划是什么?

徐泉:近 3 年我们会专注于铁铬液流电池储能运行、交付、性能提升和技术的放大,以确保我们成为行业的独角兽企业。

未来5年,我们会从现在的铁铬液流电池储能开始布局一些垂直端和平行端的合作,垂直端做电解液与催化剂配方的进一步的优化,工艺与结构的简化,平行端做一些储能电池系统的内部优化,持续进行电网的调频调峰测试,优化转动惯量,尝试在百MW级别中引进黑启动,切实满足新型电力系统对长时储能的真实需求。5 年后,我们会持续孵化新的储能领域黑科技。

把科研成果写在祖国大地

清流:为什么选择创业?

徐泉:我在国外读硕士和博士期间身边有很多人创业,有些做锂电的,所以对于创业并不陌生。虽然心里一直有一颗种子,但真正去创业还是要有合适的timing和团队。

回国以后我一直在徐院士领导下带着几个年轻老师组成的团队进行储能方向的研究,但研究的目的是落到应用上的。徐院士一直教导我们,要顺应国家打造科技强国的时代政治方向,集中解决一到两个国家需要的大问题,且能够紧密结合能源行业院校特色。因此我的科研方向也从以前的小范围黑科技,开始逐步聚焦到集中解决一到两个大问题。后来遇见曾总带领的铁铬液流电池产业化团队,集合了国内一线科研机构和专家,形成了一个完整的技术体系,产业化前景一片光明,很有希望为国家解决储能这个大问题。于是加入助力中海储能,可以说让徐院士对我们的指导有了着力的平台。

清流:怎么判断“合适的timing”?

徐泉:储能本身是一个需要跟行业应用、装备制造、产业发展紧密结合的赛道,有商业化落地的能力很重要。我们团队的配置是非常合理的,既有能源行业二十年以上经验的资深大咖,还有工程化落地非常资深的团队,还有能源装备制造管理团队,也有配合多年的默契的上游材料生产企业,这样我就能专注于技术本身的迭代。在中试放大的过程中,我感受到整个团队非常团结务实、同时又各司其职、没有缺项,我的工作得到了很大的支持。所以当时我判断这是一个比较好的节点,于是,技术验证成功后,我们就在 2020 年正式加入了中海储能团队。

清流:从实验室到产线落地,如何实现研发和工程配合?

徐泉:我们以一个年轻化的团队进行项目的孵化推动,这个过程中阻力非常小,可以调配的资源特别多,做决策很快,效率也一直在加速,我认为这是公司能够得以快速发展的一个最核心的原因。因为最后储能技术其实 PK 的是装备制造能力、交付效率、并网时间、安全性与产能放大。市场不会等,产能如果跟不上,技术再好不能占据市场也没法成为主流。我们是非常扁平化地管理,部门之间没有信息墙,大家协作起来非常快速高效。为什么我们敢做这个事(不设信息墙)?其实跟我们的技术也是有关系的,我们在电解液和催化剂的配方上进行很重要的改进,确保了电解液和催化剂配方100%不泄密,单纯理解电堆结构也没法解决铁铬液流电池面对的析氢问题。

清流:第一次见到清流deal team的印象?

徐泉:第一次去清流的时候有一个细节还挺打动我的。我们去别的公司开会大家都是喝瓶装水,就在你们那里用的是水杯喝水。这样很好,水杯可以重复利用,很环保、很“碳中和”(哈哈),另外,也让人感觉很舒服。我对这个事情的印象非常深刻。包括后来我们几个合伙人在讨论选择机构的过程中,我也是力推清流的

清流:哈哈哈感谢!除了第一印象好,还有什么“力推”清流的原因吗?

徐泉:我觉得是你们团队的哲学理念和企业文化吸引了我。我记得梦秋总是北大的,感觉清流团队也继承了北大的率性和创造力。中国最牛的大学一个是清华、一个是北大,我们团队大多是清华的背景,比较偏工程师和科学家的思维,强调专注;而北大给我感觉就比较有创造性。我觉得一个企业要做成,需要包容一些不同类型的人,清流给人那种率性、有创造力的感觉是我们需要补足的,而且你们让人感觉很舒服。所以我当时就一直跟团队说,清流一定要考虑考虑。

清流为何投资中海储能

清流资本在动力电池赛道布局了4680大圆柱电池之后,开始关注储能领域除磷酸铁锂电池外的差异化技术路线,液流储能是目前示范性项目落地最快的技术路线,拥有本征安全性、超长循环寿命、大规模长时、建设灵活等特点,在储能客户领域有较强的差异化定位。我们可以看到2022年中国新增电化学储能项目结构中液流电池占比已经达到了5.6%,仅次于磷酸铁锂电池。

在国家坚定的3060双碳战略下,预计“十四五”期间风光新增装机量规划达600GW,超过“十三五”末的风光累计装机总量,而光伏风电带来的不稳定性对电网安全性有较大影响,因此具备削峰填谷、电力消纳作用的储能赛道的发展有其必要性和战略性。随着风光发电侧15%强配比例政策的出台,国家规划新型储能2025年装机规模将达30GW,并由初期的示范期步入大规模商业化期,核心赛点将会从稳定性逐步转为成本,哪个技术路线能解决量产成本问题,必将占据一席之地

因此清流选择了聚焦核心细分赛道+项目全覆盖的打法,在液流电池领域深入产业链、接触了接近二十家企业,重点观察路线选择、产品性能、团队基因、量产进度、成本控制能力等维度,综合足够充足的信息进行审慎投资判断,最终选择了铁铬液流电池路线。铁铬液流电池凭借本征安全性、长循环寿命、低成本原料的三大特点,适配源网侧大型长时储能需求,已成为国家能源局和科技部重点强调的细分技术路线,并在新型储能示范项目落地中处于领先梯队。而中海储能团队能力全面、人事匹配度极高,团队凭借十余年在铁铬液流领域的研发和量产沉淀,成功在铬离子反应活性和电流密度等方面实现了自主技术突破,且核心装备自主可控,拥有极强的产品性价竞争力,我们认为非常中海储能有希望在“大储”领域获得显著市场份额。

中海储能在投后发展也在频频超越我们的预期。目前已经在北京园区率先完成100KW/400KWh系统的量产搭建,并且会在2023年上半年成功完成MW级项目量产交付。同时商业侧也捷报频传,签约订单进度超预期,目前合同意向订单已达2GWh。