全钒液流电池产业化有望迎来曙光

2月中旬，由我国科学院大连化学物理研究所储能技能研究部研究员李前锋团队供应技能支撑的全球最大100MW/400MWh级全钒液流电池储能电站完结主体工程建造，并进入单体模块调试阶段。

这是国家动力局批复的首个100MW级大型电化学储能国家演示项目，项目一期方案本年6月完结并网调试。项目建造规划为20万千瓦/80万千瓦时，建成后将成为全球规划最大的全钒液流电池储能电站。

所谓全钒液流电池，全称为全钒氧化复原液流电池(Vanadium Redox Battery，VRB)，为液流电池的一种，是一种依据金属钒元素的氧化复原的电池系统，其电解液是不同价态的钒离子的硫酸电解液。

它具有寿数长、规划大、安全可靠的优势，成为规划储能的首选技能之一，在调峰电源系统、大规划风光电系统储能、应急电源系统等范畴具有宽广的运用远景。

全钒液流电池迎来方针的春天。2月22日，国家发改委和国家动力局发布《“十四五”新式储能展开实施方案》，百兆瓦级液流电池技能被归入“十四五” 新式储能中心技能装备攻关要点方向之一。

依据高工产研新动力研究所(GGII)在2021年做的猜测， 2025年全钒液流电池国内装机量有望打破1GW。

全钒是最老练的液流电池

在碳酸锂资料价格大涨的情况下，锂电池之外的新式储能技能备受重视，如全钒液流电池。

液流电池由电堆单元、电解液、电解液存储供应单元以及办理操控单元等部分构成，是运用正负极电解液分隔，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、运用范畴(环境)广、循环运用寿数长的特色。

液流电池对电池进行充/放电时，电解液是通过泵的作用，由外部储液罐别离循环流经电池的正极室和负极室，并在电极外表产生氧化和复原反响，完成对电池的充放电。

依据电化学反响中活性物质的不同，液流电池可分为全钒液流电池、锌基液流电池、铁铬液流电池等。

所谓全钒液流电池运用 VO2+/VO2 +、V2+/V3+两对氧化复原电堆的钒离子溶液别离作为正极和负极的活性物质，别离储存在各自的电解液储罐中。通过外接的泵，将电解液运送至电池堆内的正极室和负极室，使其在不同的储液罐和半液态的闭合回路中循环活动，并选用离子交换膜作为电池组的隔阂，电解质的溶液流过电极外表产生了电化学反响，然后完成钒电池的充放电进程。

作为三种干流的液流电池技能之一，全钒液流电池是技能老练最高的液流电池技能道路，详细体现在三个方面。首要，通过多年演示查核，其大规划储能的工程作用已得到充沛的验证，其他道路因为演示时间短，仍需求阅历较长的验证周期。

其次，比较铁铬等技能道路，全钒液流电池的电解液、隔阂、膜电极等原资料供应链现已开始成型，国产化进程不断加速，已能够支撑起展开百兆瓦级的项目规划与开发。

最终，先进的全钒液流电池系统(10MW-4小时储能装备)的本钱现已能够操控在2-3元/wh的水平，现已具有开始商业化运用条件。

限制商业化的三大妨碍

放在电化学储能的大布景下，与锂离子电池比较，全钒液电池具有显着的长处。

首要寿数更长。因为钒电池正负活性物质别离只存在于正极和负极电解液中，在充放电进程中不存在杂乱的固相反响,因而电池寿数长。能耐受大电流充放，能够在不损坏电池的情况下进行深放电，循环次数≥13000 次以上，电池运用寿数可达 15-20 年。

其次，功率大和功率高。因为电解液外置在储液罐的方式使得钒电池的电池容量能够依据运用场景独立规划，使得钒电池的充放电时长遍及在4个小时以上，能够更好满意大规划储能和长时储能。一起，因为钒电池电极的催化活性高，正负活性物质别离储存在正负电解液储槽中，避免了正负活性物质的自放电耗费，满充后可长期保持，极低的自放电率，自放电简直能够忽略不计。充放电能量转化钒电池的功率高达75%以上。

第三，安全性高。钒电池的活性物质以液态方式贮存在电堆外部的储液罐中, 活动的活性物质使浓差极化可减至最小，即便正负电解液混合，也无风险，但电解液温度略有上升。此外，其所有的部件基本上都浸泡在溶液傍边，散热得到了溶液的支撑，一起因为敞开的系统，不会存在相似锂电池热失控这一问题。

此外，和锂电池所需的锂资源比较，全球的钒资源更为丰厚，而我国更有资源优势。依据 USGS 数据，全球钒矿储量合计 2200 万吨，其间我国储量 950 万吨，占比到达 43%，俄罗斯和南非占比别离到达 23%和 16%。在产值方面，2020年我国钒矿产值依然占全球最高，到达 62%。这也是我国全钒液流电池的资源优势。

当然，钒电池也存在显着的缺陷。首要，体积过大。受制于电解液中离子溶解度上限，钒电池比能量密度低，且技能难以打破。相同能量的钒电池体积可达锂电池的 3-5 倍，质量达 2-3 倍。

其次，作业时对环境温度要求高。钒电池一般作业环境温度需保持在 0-45℃，温度过低会导致电解液凝结，而温度过高则会导致溶液中的 V5+构成 V2O5 分出，然后阻塞电解液通道，导致电池作废。

一起，最要害的一点是本钱过高。每单位全钒液流电池本钱约为锂电池的2-3倍，现在全钒液流电池本钱高达3-3.2元/Wh，而储能锂离子电池本钱约1.2-1.5元/Wh。未来需求加速全钒液流电池中心资料之一电堆的本钱。

从全球来看，全钒液流电池在商业化的前期。依据职业协会计算，国内2019年全钒液流电池装机规划仅为20MW，2020年装机规划仅为100MW，在整个电化学储能职业的占比微乎其微。不过，国内相关企业的产业化进程却在提速。