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储能“新星”全钒液流电池前景几何

安全、环保优势明显,成本有待进一步降低

 

本报实习记者 李丽旻 《 中国能源报 》( 2019年01月21日   第 09 版)


  近日,国内最大规模的全钒液流电池光储用一体化项目——10兆瓦光伏+10兆瓦/40兆瓦时全钒液流电池储能一期项目在湖北枣阳竣工投运。而在去年12月,武汉市临空港经济技术开发区也宣布将投资60亿元建设湖北第一座百兆瓦级全钒液流储能电站项目。除湖北外,湖南、四川、辽宁、江苏等各省市区也都有全钒液流电池储能项目的落地计划。

 

  作为储能领域里的新秀,全钒液流电池缘何受到如此多的关注?未来全钒液流电池发展前景如何?为此,记者采访了多位业内人士。

 

  安全、可回收优势明显

 

  全钒液流电池利用不同价态钒离子之间的相互转化,通过储存、释放化学能从而实现充放电的过程。与目前储能电站的主流电池——使用非水电解液的锂电池不同,由于全钒液流电池电解质离子存在于水溶液中,发生过热、爆炸的可能性大大降低,液流电池的安全性能让其在电池领域脱颖而出。

 

  “坦率地讲,锂电池仍面临着安全性问题的挑战。锂电池导致的爆炸事故不仅是经济损失的问题,也可能带来严重的人身伤害。”中科院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室储能技术研究部部长张华民表示,“但全钒电池是稀硫酸和钒的水溶液,只要管理得当就不存在爆炸的危险。”

 

  北京普能世纪科技有限公司在全国多地建有全钒液流电池储能项目,该公司亚太区经理匡桢仁告诉记者,“与锂电池相比,全钒液流电池的特点很突出。最大的特点是安全,全钒液流电池可以做到兆瓦级、百兆瓦级,在电动汽车的规模上做锂电池比较适合,但是做大了就没那么安全。”

 

  同时,张华民指出,全钒液流电池另一个优势在于,其电解液在废弃回收处理后,能够实现重复利用。近年来,随着电动汽车产业扩张,大量报废的锂电池由于含有重金属镍与钴,需要进行大规模的环保回收处理,这也成为了行业内亟需解决的问题。但全钒液流电池的充放电主要是钒离子价态变化,张华民指出,“电解液在充放电不会产生杂质,也不会产生环境污染物,回收经过处理后仍有利用价值,相当于是'半永久'、可以保值的产品。”

 

  值得一提的是,除安全、可回收等优势外,全钒液流电池生命周期相对更长,目前所建储能电站使用寿命均可达15年左右。“全钒液流电池储能电站建设成本更高,但度电成本可能比锂电池更低。”匡桢仁说。

 

  原料成本飘忽不定

 

  尽管全钒液流电池优势突出,但钒作为一种稀有金属,其原料成本目前是限制全钒液流电池发展的主要影响因素。据了解,钒通常在地壳中以化合物的形态存在,主要分布地区为中国、俄罗斯与南非,其中我国钒矿资源占全球总量的1/3左右。“以材料掌握度来看,全钒液流电池的关键材料钒,中国具有矿场产地优势,因此有开发的价值。 ”咨询机构Energy Trend研究经理吕理舜说。

 

  事实上,钒的应用也相对广泛,其最主要的应用则是在钢铁行业中,作为铁的合金元素可提高钢材的坚硬程度。早在2012年,国家发改委便印发《钒钛资源综合利用和产业发展“十二五”规划》,其中就提出要提高资源利用水平、淘汰落后产能的要求。

 

  “2018年钒的表现非常突出,一度涨到了2017年价格的5、6倍。”匡桢仁说。之所以出现如此大幅的增长,业内人士分析认为,一是因为2018年国家提高了钢材标准,原料钒的需求有大幅提高;二是由于国家环保政策“一刀切”,部分钒矿由于达不到环保标准从而关停,导致钒的供应量也有所下滑。

 

  据记者了解,目前钒电解液成本占全钒液流电池储能电站成本的60%以上,“如果钒价能够回到正常水平,对降低成本来说将十分重要。”但钒价上涨也带动了钒矿开发商的积极性,从市场来看,钒供应量于近期已有所回升,匡桢仁表示,“2018年底至今钒价已经出现了下降,预测认为2019年钒价会继续向下走,但未来仍需要看政策和市场的综合表现。”

 

  产业链形成仍需时日

 

  资料显示,近年来全钒液流电池度电成本已出现了显著下降,2015年全钒液流电池储能电站度电成本约为4500元左右,有预测认为,到2020年度电成本有望降低至2000元。随着电池成本下降,技术优势明显,全钒液流电池距离规模化发展还有多远?

 

  “全钒液流电池的研究开发时间相对比较短,目前国家对液流电池的支持力度也相对较小,从科研经费、产业扶持角度来看,国家对全钒液流电池投入远小于对锂电池的投入。要形成像锂电池一样,从材料到应用完整的产业链仍需要时间。”张华民坦言。

 

  另外,记者了解到,受限于钒在水中的溶解度,相较于锂电池和另一储能“热点”全固态电池,全钒液流电池始终存在能量密度低的劣势。电解质水溶液导致电池体积相对更大,需要配套复杂的管道系统,因此液流电池不适合电动汽车等移动装置,仅限于固定式储能。

 

  尽管应用仍受到限制,多位业内专家均对其表示了信心。“如果加大投入,全钒液流电池从性能、成本控制上仍有很大的发展空间,远没有触到'天花板'。”张华民说。吕理舜也认为,在低温或者极高温的环境下,全钒液流电池比锂电池及铅酸电池将更加安全与可靠,仍旧有其专属的特定市场需求。


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