钒电池成新型储能市场“新星”

关注前沿钒电池成新型储能市场“新星”

成都市科技顾问团 2023-12-09 17:26 发表于四川

钒电池也称全钒液流电池，是基于金属钒元素的氧化还原的电池系统，具有充放电对容量几乎无损耗、全生命周期性价比高、钒资源自主可控等特点，在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有广阔应用前景。当前储能市场愈发强调“安全第一”，钒电池安全特性突出，被认为是中大规模长时储能应用的最佳选择。

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与其他化学储能技术相比，钒电池优势尽显

安全性高、易扩容。相较于锂电池，钒电池更安全，其电解质离子存在于水溶液中，不会发生热失控、燃烧和爆炸；同时电堆、电解液相对独立，可通过增大电堆功率和电解液来提高储电量，可扩展于百兆瓦级储能电站。

循环寿命长、易回收，全生命周期成本低。钒电池寿命长，循环次数可达10000-20000次；由于钒在电解液仅发生价态变化，基本可以完全回收。钒电池全生命周期成本在0.3-0.4元/Wh，低于锂电池（0.5元/Wh）。

能量效率高。直流对直流能量效率可达80%以上，而铅酸电池只有60%左右。钒电池组中各个单位电池状态基本一致，维护简单方便。

绿色环保。选址自由度大、占地少；系统可全自动封闭运行，不会产生酸雾，电解液无排放，绿色环保。对于可再生能源发电，钒电池是铅酸电池理想替代品。

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钒电池技术及商业化能力掌握在少数国家手中

澳大利亚：技术研发时间早、应用推进快。钒液流电池研发工作最早始于1984年，由澳大利亚新南威尔士大学MSyallas-Kazacos提出。1986年，钒液流电池体系获得专利；之后对钒液流电池相关材料如隔膜、导电聚合物电极、石墨毡等进行研究，并取得多项专利。1994年，钒液流电池应用在高尔夫车上，4kWh钒液流电池在上作为备用电源。

日本：住友电工、Kashima-Kita电力公司等企业作为研发主体。住友电工20kW实验室钒液流电池电堆已循环16000次，除电池隔膜寿命有限，其他组件包括电解液都可循环使用；建设商用钒液流电池系统，已掌握完整的生产和组建钒电池系统全套技术，技术成熟度居世界首位。目前，日本已建立15座液流储能电池电站，并向意大利和南非出口两座全钒液流储能电池系统。

美国：加大资金投入，支持钒电池企业商业化开发。美国钒电池研发及生产主要以初创及小微企业为主，在美国能源部等支持下进行全钒液流电池商业化推广。2009年，美国能源部投入370万美元在俄亥俄安装1MW/8MWh钒电池系统用于智能电网示范。2021年，美国能源部宣布拨款419万美元，资助Largo公司进行高效全钒液流电池生产工艺开发。

中国：基础起步较早，商业化探索较晚，但逐渐成为全球发展主力。1995年，中国工程物理研究院电子工程研究所建成500W、1kW全钒液流电池样机，取得碳塑电极制造、正极电解液及添加剂等相关专利。2006年，中国科学院大连化学物理研究所建成10kW全钒液流电池试验电堆。我国目前能够生产的全钒液流电池在储能系统效率、核心元件成本控制、定制化开发等方面已处于国际第一梯队。目前，全球钒液流电池储能累计装机量约800MWh，75%钒电池项目于近几年建设，其中中国约占60%。