全钒液流电池在长时储能领域展现出巨大潜力

2024-07-09 11:19:05 来源：云奇新材料

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简介：随着全球对可再生能源的重视程度不断提高，大规模可再生能源接入已成为未来能源发展的重要趋势。然而，由于可再生能源的间歇性特点，如何实现其与传统电力系统的平稳衔接，以及如何解决分布式区域能源系统的负荷平衡问题，已经成为制约可再生能源大规模发展的关键因素。在这个背景下，大容量储能技术应运而生，并已成为全球未来能源技术创新的重要方向。

随着全球对可再生能源的重视程度不断提高，大规模可再生能源接入已成为未来能源发展的重要趋势。然而，由于可再生能源的间歇性特点，如何实现其与传统电力系统的平稳衔接，以及如何解决分布式区域能源系统的负荷平衡问题，已经成为制约可再生能源大规模发展的关键因素。在这个背景下，大容量储能技术应运而生，并已成为全球未来能源技术创新的重要方向。

当前，全球主流的储能技术主要包括抽水蓄能、锂离子电池和铅蓄电池等。这些技术在一定程度上满足了大容量储能的需求，但随着储能需求的不断增长，这些技术逐渐暴露出诸多不足之处。例如，抽水蓄能受地理条件限制较大，锂离子电池和铅蓄电池的能量密度有限，难以满足大规模长时储能的需求。因此，寻求新型的大容量储能技术成为了全球科研领域的热点。相比之下，全钒液流电池因其出色的削峰填谷能力和电网稳定性维护功能，在大规模长时储能领域展现出巨大的潜力。

液流电池是一种正负极活性物质均为液体且储存在独立储液罐中，通过外接管路使电解液流入电堆内进行反应的新型电化学储能技术，主要由电堆、电解液、储罐模块和电池管理系统组成。根据不同的技术路线，液流电池有多种类型，包括全钒、铁铬、锌溴、锌镍、锌铁、锌铈、全铁等二十余种，其中全钒液流电池和铁铬液流电池最为典型。

与其他储能技术相比，全钒液流电池优势明显：

一是安全环保。全钒液流电池使用的电解液是基于钒离子的稀硫酸水溶液，其化学反应完全在液体状态下进行，而固体电极仅起到传导电流的作用，受副反应的影响小，理论上只要正确控制充放电的截止电压，并确保电池系统的存放环境通风良好，能有效保障安全，消除起火爆炸的风险。此外，即使隔膜发生损坏，电解液混合也不会导致电堆彻底失效。

二是循环寿命长。相比铅酸电池循环寿命小于1000次，锂离子电池循环寿命小于2000次，全钒液流电池循环次数大于20000次，使用寿命长达20年，是锂电池的2倍。当20年寿命到期，全钒液流电池电解液的残值和循环利用价值高达30%以上，进一步摊低了初始投资成本。

三是设计更为灵活。全钒电池的设计更具灵活性，能够根据不同应用场景和负载需求，对电堆功率和电池容量进行相应调整。特别是对于规模较大的风光发电站，通过提升能量存储容量，能够有效降低每千瓦时的成本，尤其适合于大规模的固定储能应用。

国家层面，“十四五”以来，国家层面将液流电池作为发展新型储能的重要技术路线之一。从顶层设计、技术创新、标准体系等多个角度，陆续推出了一系列扶持措施。2024年初，国家能源局公布了56个新型储能试点示范项目，其中，液流电池储能示范项目共9个，总规模超过900MW/4300MWh，主要涉及全钒液流电池、铁基液流电池、锌铁液流电池储能示范项目，这些项目将通过纳入国家重大项目库、能源领域首台(套)重大技术装备清单等方式获得支持。

地方层面，北京、大连等城市凭借其丰富的科研机构创新资源和大型能源企业的聚集优势，已经在液流电池的核心技术研究和关键材料国产化方面取得了显著进展，并孵化了普能世纪、和瑞储能、大连融科储能集团等创新型企业。四川、河北、陕西、湖南等地则凭借其丰富的钒资源，积极发展钒电池储能技术。其中，四川推出了全国首个针对钒电池产业的专项政策《促进钒电池储能产业高质量发展的实施方案》。上海、浙江、广东、江苏等地则依靠其庞大的工商业储能市场需求，加速液流电池产业的布局，并培育出了行业首个全球独角兽纬景储能，以及上海电气储能、恒安储能等优秀企业。

目前，全钒液流电池已经在一些国家和地区得到了实际应用。例如，德国、日本、中国等国家都在大力推广全钒液流电池在大规模长时储能领域的应用。随着全钒液流电池技术的不断成熟和发展，相信它将在未来的能源领域发挥越来越重要的作用，为全球可持续能源发展提供有力支持。