電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）如今，在雙碳策略的指引下，國(guó)內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)迎來(lái)高速發(fā)展，風(fēng)電、光伏等可再生能源正在快速改變當(dāng)前的能源格局。不過(guò)這也帶來(lái)了一些問(wèn)題，比如電網(wǎng)所面臨的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)調(diào)度及高質(zhì)量電能的問(wèn)題，而儲(chǔ)能在其中就能夠讓這些可再生能源變?yōu)楦鼉?yōu)質(zhì)的新能源。而在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)中，全釩液流電池以更優(yōu)的成本優(yōu)勢(shì)以及更好的選址靈活度格外顯眼。

全釩液流電池的發(fā)展

1884年，法國(guó)工程師Charles Renard為軍用飛艇開(kāi)發(fā)出了一款鋅氯電池，彼時(shí)還未配備液流電池的核心組件，也就是流體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，直到1950年隔膜的問(wèn)世，液流電池技術(shù)才開(kāi)始萌芽。

到1986年，澳大利亞新南威爾士大學(xué)（UNSW）的Maria Skyllas-Kazacos教授在國(guó)際上首次申請(qǐng)全釩液流電池專(zhuān)利，并且自建了一座1kw級(jí)的試驗(yàn)電堆，能效達(dá)到72%-88%。這算是全釩液流電池發(fā)展史的里程碑，意味著這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向了產(chǎn)業(yè)化。

隨后到1997年，Pinnacle公司收購(gòu)了UNSW的釩電池專(zhuān)利，2001年，加拿大的Vanteck公司又收購(gòu)了Pinnacle，并在2022年改名為釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)公司（VRB Power Systems），隨后收購(gòu)了Reliable Power，進(jìn)而控制了整個(gè)北美的全釩液流電池市場(chǎng)，成為當(dāng)時(shí)全球最大的全釩液流電池公司。

國(guó)內(nèi)的全釩液流電池研發(fā)也比較早，起始于在20世紀(jì)80年代末期，到1995年中國(guó)工程物理研究院的電子工程研究所率先建成了500W、1kW全釩液流電池樣機(jī)，成為全國(guó)首個(gè)全釩液流電池樣機(jī)。隨后經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)多年的經(jīng)驗(yàn)積累與技術(shù)迭代，目前中國(guó)全釩液流電池技術(shù)已經(jīng)達(dá)到全球領(lǐng)先水平。

與普通的鋰離子電池和鉛碳電池不同，全釩液流電池分別由電堆（或單電池）、正極儲(chǔ)罐（儲(chǔ)存有正極電解液）、負(fù)極儲(chǔ)罐（儲(chǔ)存有負(fù)極電解液）、循環(huán)泵以及管理系統(tǒng)構(gòu)成，其中電堆由多個(gè)單電池串聯(lián)而成，每個(gè)單電池包括正極、負(fù)極、隔膜、正/負(fù)極雙極板等材料。

這意味著多個(gè)全釩液流電堆可以構(gòu)成一個(gè)儲(chǔ)能模塊，多個(gè)儲(chǔ)能模塊可以構(gòu)成一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)或者儲(chǔ)能電站。這也是全釩液流電池的一大優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)選址地形有更強(qiáng)的適應(yīng)力。

與此同時(shí)，釩電池還具備長(zhǎng)循環(huán)壽命，達(dá)到了所有電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)之最，釩電池的循環(huán)壽命可達(dá)20000次以上，使用年限可達(dá)20年，而鋰電池循環(huán)次數(shù)普遍在10000次以下，大概在5-6年左右。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國(guó)全釩液流電池行業(yè)仍處于初步發(fā)展階段，盡管在一些技術(shù)上有了突破，如液流電池關(guān)鍵材料、高性能電堆、大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)集成等方面，但還未進(jìn)行廣泛的商業(yè)化應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)一些主流的企業(yè)如大連融科、北京普能、上海電氣、承德新釩鈦、武漢南瑞、上海電氣、襄陽(yáng)大力電工、湖南銀峰、北京綠釩、深圳中和儲(chǔ)能、也流出能、四川天府儲(chǔ)能、四川偉力得等。國(guó)外的釩電池企業(yè)主要為日本住友、美國(guó)invinitiy等等。

從儲(chǔ)量上看，據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年全球釩資源儲(chǔ)量合計(jì)超過(guò)6300萬(wàn)噸，其中已認(rèn)定的釩資源中符合當(dāng)前采掘生產(chǎn)要求的部分約為2557萬(wàn)噸，中國(guó)儲(chǔ)量達(dá)950萬(wàn)噸，占比為37.2%為全球最多。

據(jù)Mysteel數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年中國(guó)全釩液流電池新增裝機(jī)量0.01GW，2021年中國(guó)全釩液流電池新增裝機(jī)量0.012GW，2022年達(dá)到0.2GW。進(jìn)入2023年，在政府補(bǔ)貼、產(chǎn)業(yè)鏈成熟和規(guī)模效應(yīng)降本等多重因素影響下，2023年全年全釩液流電池新增裝機(jī)量約為1.56GW。隨著近幾年對(duì)釩電池需求的上升，預(yù)計(jì)到2024年全釩液流電池可用釩量約為3萬(wàn)噸。

需要看到的是，目前由于電池電解液制備技術(shù)壁壘較高，想要實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)高性能釩電解液需要考慮的因素較多，而以租代售模式能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省大量初始投入成本，節(jié)省資金可達(dá)50%左右。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)如大連融科、海螺融華等企業(yè)推出了釩電池電解液租賃模式，已經(jīng)在樅陽(yáng)海螺6MW/36MWh全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目中得以應(yīng)用，意味著這一模式已經(jīng)從理論走向了實(shí)際應(yīng)用。

小結(jié)

盡管當(dāng)下儲(chǔ)能電池仍然以鋰為主，但中國(guó)不管是在釩的存儲(chǔ)量，還是釩電池技術(shù)應(yīng)用上，都已經(jīng)站到了全球頭部行列，國(guó)內(nèi)對(duì)全釩液流電池的需求也在快速提升。尤其釩電池具備的低成本、長(zhǎng)壽命以及更靈活的選址優(yōu)勢(shì)，都更適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)能中，全釩液流電池將占據(jù)重要位置。