電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）如今，在雙碳策略的指引下，國內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)迎來高速發(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。不過這也帶來了一些問題，比如電網(wǎng)所面臨的穩(wěn)定性、經(jīng)濟調(diào)度及高質(zhì)量電能的問題，而儲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。而在長時儲能技術(shù)中，全釩液流電池以更優(yōu)的成本優(yōu)勢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，法國工程師Charles Renard為軍用飛艇開發(fā)出了一款鋅氯電池，彼時還未配備液流電池的核心組件，也就是流體驅(qū)動系統(tǒng)，直到1950年隔膜的問世，液流電池技術(shù)才開始萌芽。

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

隨后到1997年，Pinnacle公司收購了UNSW的釩電池專利，2001年，加拿大的Vanteck公司又收購了Pinnacle，并在2022年改名為釩電池儲能系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)公司（VRB Power Systems），隨后收購了Reliable Power，進而控制了整個北美的全釩液流電池市場，成為當(dāng)時全球最大的全釩液流電池公司。

國內(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，成為全國首個全釩液流電池樣機。隨后經(jīng)過國內(nèi)多年的經(jīng)驗積累與技術(shù)迭代，目前中國全釩液流電池技術(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）、正極儲罐（儲存有正極電解液）、負(fù)極儲罐（儲存有負(fù)極電解液）、循環(huán)泵以及管理系統(tǒng)構(gòu)成，其中電堆由多個單電池串聯(lián)而成，每個單電池包括正極、負(fù)極、隔膜、正/負(fù)極雙極板等材料。

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

與此同時，釩電池還具備長循環(huán)壽命，達(dá)到了所有電化學(xué)儲能技術(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)模儲能系統(tǒng)集成等方面，但還未進行廣泛的商業(yè)化應(yīng)用。

國內(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、襄陽大力電工、湖南銀峰、北京綠釩、深圳中和儲能、也流出能、四川天府儲能、四川偉力得等。國外的釩電池企業(yè)主要為日本住友、美國invinitiy等等。

從儲量上看，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年全球釩資源儲量合計超過6300萬噸，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2557萬噸，中國儲量達(dá)950萬噸，占比為37.2%為全球最多。

據(jù)Mysteel數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020年中國全釩液流電池新增裝機量0.01GW，2021年中國全釩液流電池新增裝機量0.012GW，2022年達(dá)到0.2GW。進入2023年，在政府補貼、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量約為1.56GW。隨著近幾年對釩電池需求的上升，預(yù)計到2024年全釩液流電池可用釩量約為3萬噸。

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為企業(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)在樅陽海螺6MW/36MWh全釩液流電池儲能項目中得以應(yīng)用，意味著這一模式已經(jīng)從理論走向了實際應(yīng)用。

小結(jié)

盡管當(dāng)下儲能電池仍然以鋰為主，但中國不管是在釩的存儲量，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，國內(nèi)對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、長壽命以及更靈活的選址優(yōu)勢，都更適合國內(nèi)市場，可以預(yù)見未來國內(nèi)的儲能中，全釩液流電池將占據(jù)重要位置。