全釩液流電池：滿足中長時儲能需求 高安全性儲能首選 2022-07-25
近日，釩電池概念股持續(xù)走高，以釩為主要資源的企業(yè)股價也多日漲停，引起行業(yè)關注。釩電池，即全釩液流電池，是當前液流電池中發(fā)展時間最長、技術最成熟、商業(yè)化程度最高的一種技術。
滿足中長時儲能需求
“全釩液流電池是大規(guī)模、大容量、長時、高安全性儲能的首選技術。”中科院大連化學物理研究所首席研究員張華民表示，“全釩液流電池的電解液為釩離子的稀硫酸水溶液，只要控制好充放電電壓，保持電池系統(tǒng)存放空間通風良好，就不存在著火爆炸的風險。”
根據(jù)儲能時長不同，電化學儲能技術可分別滿足不同的市場需求。大連融科技術發(fā)展有限公司總經(jīng)理王曉麗表示：“如基于超級電容的飛輪儲能技術，具有短時大功率的調(diào)節(jié)能力，鋰離子電池適合1小時-4小時的儲能需求，而釩電池則更適合于中長時儲能，即4小時-12小時的儲能。”
山西國潤儲能科技有限公司技術總監(jiān)吳志寬向記者介紹：“釩電池與鋰電池不同，液流電池的液體電解質(zhì)儲存在外部儲罐中，而不是儲存在每個電池單元中。由于攜帶能量的電解質(zhì)與發(fā)電堆在物理上是分開的，因此液流電池的能量和功率也是分開的。”
除此之外，釩電池作為儲能電池，使用壽命也極具優(yōu)勢。王曉麗進一步表示，釩電池可通過化學手段低成本快速恢復容量衰減。“釩電池本身就是一種壽命超長的電池儲能裝備，在百分之百充放電循環(huán)下，釩電池充放電循環(huán)次數(shù)可以達到2萬次以上。同時，在它的整個生命周期之內(nèi)，能量保持率可以達到百分之百。”
產(chǎn)業(yè)鏈日漸國產(chǎn)化
全氟質(zhì)子交換膜材料是液流儲能電池最核心部件，也是最具難度的核心技術，被業(yè)內(nèi)稱為全釩液流電池的“心臟”和“芯片”。此前，該技術和產(chǎn)品一直以來都掌握在少數(shù)外國公司手中，如今，這項技術已被國內(nèi)企業(yè)掌握。
據(jù)江蘇科潤膜材料有限公司總經(jīng)理楊大偉介紹，該公司自2009年起瞄準燃料電池和液流電池的方向開始做國產(chǎn)化質(zhì)子膜，如今，其產(chǎn)品在國內(nèi)釩電池質(zhì)子交換膜市場的份額已經(jīng)達到90%。
“公司生產(chǎn)的液流儲能電池在電化學及力學性能方面均達到或超過進口產(chǎn)品，同時造價僅相當于進口產(chǎn)品的1/3。”楊大偉表示，“目前，公司擁有120萬平米/年的質(zhì)子膜產(chǎn)能，二期又規(guī)劃了400萬平米/年產(chǎn)能的質(zhì)子膜生產(chǎn)基地，將于明年投產(chǎn)。”
此外，釩電池生產(chǎn)商也傾向于自主建設零部件生產(chǎn)基地，保障供應。如國潤儲能建設有成熟的全氟離子膜生產(chǎn)線，融科儲能則具備關鍵部件電堆的完整生產(chǎn)線以及全球最大釩電解液生產(chǎn)基地。
降本需擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模
據(jù)攀鋼釩鈦的年報顯示，2021年，全球釩產(chǎn)量(以V2O5計)為21萬噸左右，其中我國約占全球產(chǎn)量的65%。不過，釩資源雖然豐富，釩價卻居高不下。
為此，王曉麗認為，釩電池產(chǎn)業(yè)化規(guī)模亟待擴大。“在當前技術水平下，釩電池初始投資造價與鋰電池相比確實偏高。釩電池產(chǎn)業(yè)剛剛興起，雖然產(chǎn)業(yè)鏈基本完善，但是產(chǎn)業(yè)規(guī)模還沒有達到規(guī)模效應顯現(xiàn)的階段。不過，無論從材料、核心電堆還是系統(tǒng)集成的角度，釩電池仍有大量的技術提升空間，可以預期在技術上釩電池仍有一個較大的降本潛力。”
“電解液的成本約占整個儲能系統(tǒng)成本的70%，由于電解液可再生循環(huán)使用，不需要報廢處理，因此生命周期的價格低、經(jīng)濟性好。”張華民同時表示，釩電池在電池系統(tǒng)報廢后除電解液可再生循環(huán)使用外，其他金屬材料、碳材料等，也可以有效利用而不污染環(huán)境。
“如果加大投入，全釩液流電池從性能、成本控制上仍有很大的發(fā)展空間，遠沒有觸到‘天花板’。在低溫或者極高溫的環(huán)境下，全釩液流電池比鋰電池及鉛酸電池更加安全與可靠，有其專屬的特定市場需求。”吳志寬說。
英國IDTechEx公司報告認為，面向儲能市場的釩液流電池到2031年前后或?qū)⒃谘b機容量上超過鋰離子電池。
張華民預計：“到2030年，全釩液流電池儲能系統(tǒng)的功率(千瓦)裝機市場份額將達到30%左右，容量 (千瓦時)裝機市場份額將會達到電化學儲能的50%左右。”
“全釩液流電池儲能系統(tǒng)的輸出功率由電堆的大小和數(shù)量決定，而儲能容量由電解液的體積決定。”張華民表示，正因這種特性，儲能時長越長，釩電池單位造價就越低。
來源：中國工業(yè)網(wǎng)