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一、電池結構決定液流電池獨特特點
液流電池是二次蓄電池的一種，與傳統(tǒng)蓄電池相比，液流電池具有以下特點：
1.輸出功率和儲能容量相互獨立
液流電池的活性物質是儲存在外部儲罐中的液體電解質，與電極材料分離，通過循環(huán)泵在電堆內(nèi)外流動，充、放電過程中無相變，電池輸出功率取決于電極的面積，儲能容量取決于溶液的體積。因此需要在提高輸出功率時增加電堆數(shù)目即可，通過增加電解質的量或提高電解質濃度即可達到增加儲能容量的目的。
而傳統(tǒng)的二次電池活性物質與其電極材料一般是一體的，封存在電池殼體內(nèi)部，正、負電極間的隔膜采用多孔膜，且充、放電過程中一般有相變化或形貌改變，電池輸出功率固定后，其儲能容量也相應固定。
2.充放電過程不涉及物相變化
雙液流電池儲能活性物質均為液態(tài)，充放電過程中只有價態(tài)變化，不涉及無相變化，避免了傳統(tǒng)電池因相變化及枝晶的生成而發(fā)生電池短路、活性物質性能下降問題。
3.儲存壽命長
液流電池的活性物質溶解于電解液中，當電池不使用時密封存放于不同的電解液儲罐中，沒有普通電池的自放電問題。
4.本征安全
傳統(tǒng)液流電池的電解液為水溶液，不存在著火爆炸的風險，安全性較好。作為液流電池的一種，當前商業(yè)化進度最為靠前的全釩液流電池也具有安全性高、儲能規(guī)模大、充放電循環(huán)壽命長、電解液可循環(huán)利用、生命周期中性價比高、環(huán)境友好等優(yōu)點。缺點主要是系統(tǒng)組成復雜、能量密度較低。
二、 液流電池與鋰電適用場景具有重大差異
1.能量密度顯著低于鋰電
全釩液流電池的能量密度為 12-40W/kg，而鋰電中能量密度較低的鈦酸鋰電池能量密度達到 60-100W/kg，如果將全釩液流電池能源密度以 30W/kg 計算，鈦酸鋰能量密度是全釩液流電池的 2~3 倍。
這決定了全釩液流電池在對能量密度有 要求的 3C 電子和電動車領域并不適用，該領域需求更適宜由鋰電池等高能量密度的電池來滿足。
2.循環(huán)壽命遠高于鋰電
在儲能領域，尤其是儲能需求量較大較長的長時儲能領域，能 量密度并不是考慮的首要因素，而是要考慮循環(huán)壽命、安全性、可靠性等。從循環(huán)次數(shù)來 看，全釩液流電池循環(huán)次數(shù)大于 1 萬次，而鋰電池中的磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池循環(huán)次 數(shù)中值分別為 6000 次和 3000 次，遠低于全釩液流電池。
3.本征安全，不會熱失控和燃燒爆炸
安全性上來講，鋰電池等搖椅電池由正極材料、負極材料、電解液和隔膜組成，主要依靠金屬離子在兩個電極之間的充放電往返嵌入和脫嵌工作。
電池一般采用含有鋰、鈉、鉀元素的材料作為正極材料，但有些材料化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較差，在過充、撞擊、短路過程中很容易引發(fā)火災及爆炸事故。
而釩電池的電解液為水基環(huán)境，本身不可燃，不會像鋰電那樣發(fā)生熱失控或燃燒爆炸，電解液循環(huán)流動， 散熱速率快，能夠有效降低電池內(nèi)部溫度，避免過熱損傷?；钚晕镔|是不同價態(tài)的釩離子， 反應溫和，即使正負極電解液直接互混，也不會產(chǎn)生劇烈的化學反應或溫度升高。
三、全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈初步形成
目前釩電池產(chǎn)業(yè)鏈可以劃分為上游原材料、中游電池制造、下游應用。上游原材料主要包括五氧化二釩、硫酸、電極、雙極板、離子傳導膜以及其他零部件。中游電池制造環(huán)節(jié)首先將原材料加工成電解液、電堆等核心零部件，并進一步集成為電池系統(tǒng)；釩全液流電池的下游應用是儲能，包括在發(fā)電側、電網(wǎng)側、用電側。
1.上游：釩資源存在廣泛，中國產(chǎn)量占全球七成
根據(jù)美國國家地質局（USGS），2022 年全球釩元素資源儲量達到 2556萬噸，其中中國儲量占比最高，為37%。產(chǎn)量上，2022 年全球五氧化二釩產(chǎn)量約10萬噸，中國占7萬噸，是最主要的產(chǎn)釩國。
釩資源主要利用酸浸堿溶、鈉化焙燒、直接焙燒和鈣化焙燒等提釩技術提取，五氧化二釩及其他氧化物（如三氧化二釩）是冶煉階段的主要產(chǎn)物，之后再通過物理法、化學法或電解法制得電解液。目前 1kWh 電解液大約使用 8-9 公斤五氧化二釩，1Gwh 全釩液流電池約使用 0.8~0.9 萬噸，約當前年度全球產(chǎn)量的 10%。因此，如果全釩液流電池未來有所放量，上 游釩資源需求將會持續(xù)擴大。
2.中游：電解液制造與電堆集成是核心環(huán)節(jié)
釩電池產(chǎn)業(yè)鏈的中游制造環(huán)節(jié)主要涉及電解液生產(chǎn)、電堆裝配和控制系統(tǒng)集成。中游制造集成廠商通過采購上游原材料，制備電解液，同時對電堆進行集成，最后再對系統(tǒng)進行集成。其中電解液的純度和配方、電堆集成的技術水平?jīng)Q定了各家廠商的競爭力。
電解液中的雜質離子及含量主要取決于原材料及生產(chǎn)工藝，包括穩(wěn)定劑在內(nèi)的電解液配方對電解液產(chǎn)品的性能也有很大影響。電堆集成技術壁壘的關鍵在于定位和裝配壓力均勻性。
3.下游：發(fā)電側/電網(wǎng)側應用是主流方向
全釩液流電池儲能時間超過 4 小時，按照通常理解，屬于長時間儲能。長時儲能在發(fā)電側、電網(wǎng)側、用戶側均能夠有所應用，典型應用場景包括高風光發(fā)電 比例下的能量管理、約束管理、孤島運行、備用與黑啟動、工商業(yè)應用電表后儲能。
1）發(fā)電側長時儲能需求正在醞釀
國家發(fā)改委、能源局于 2021 年 8 月發(fā)布了《關于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或 購買調峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，提出超過電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的規(guī)模初期按照功率 15%的掛鉤比例（時長 4h以上）配建調峰能力，按照 20%以上掛鉤比例進行配建的優(yōu)先并。
2）電網(wǎng)側長時儲能需求因電網(wǎng)穩(wěn)定而較少
電網(wǎng)側，液流電源主要部署場景在于區(qū)域性電網(wǎng)、微網(wǎng)穩(wěn)定性、覆蓋范圍，抽蓄、壓縮空氣電站建設資源等方面，通過部署 4 小時以上儲能電站提高整個電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3）用戶側長時儲能需求主要來自峰谷套利
用戶側，峰谷套利是能夠獲得盈利的儲能應用方向，其商業(yè)模式也比較明晰。長期來看，隨著新能源發(fā)電占比越來越高，該方向或將成為液流電池的重要應用和發(fā)展方向。
四、全釩液流電池技術已在多種場景下實現(xiàn)驗證
1.發(fā)電側
以大聯(lián)融科參與的國電龍源臥牛石 5MW/10MWh 全釩液流電池儲能應用示范電站為例，該項目于 2012 年 12 月并網(wǎng)運行，并于 2013 年 5 月通過驗收，所有指標都達到了設計要求，系統(tǒng)已無故障運行超十年，系全球范圍內(nèi)迄今運行時間最長的兆瓦級全釩液流電池系統(tǒng)
該項目實現(xiàn)了包括平滑輸出、提高風電場跟蹤計劃發(fā)電能力、暫態(tài)有功出 力緊急響應和暫態(tài)電壓緊急支撐、調峰調頻等功能，充分驗證了全釩液流電池對于風電波動控制、計劃發(fā)電能力和響應電網(wǎng)服務的功能。
2.電網(wǎng)側
遼寧大連液流電池儲能調峰電站一期工程于 2022 年 10 月正式并網(wǎng)。該項目規(guī)模為 200MW/800MWh，一期工程 100MW/400MWh。
該項目定位參與電網(wǎng)調峰、可再生能源接入、緊急電源及黑啟動。除削峰填谷之外，調峰電站也可以在發(fā)生極端情況，電網(wǎng)與外部電源全部中斷的情況下，為政府、醫(yī)院、電視臺等重要部門和單位提供超過 4 小時以上電能，也可以為附近的北海熱電廠提供黑啟動電源。
3.用戶側
用戶側儲能兩個比較典型的商業(yè)模式，一個是在去年投運的浙江湖州精工機械工廠內(nèi)建設的儲能項目，基于浙江峰谷電價差，該項目每天已經(jīng)可以實現(xiàn)兩充兩放，因此每個月的峰谷套利已經(jīng)達到了50萬元左右。
另外還有寧德時代投建的光儲充檢一體化充電站項目，2022年10月，寧德鋰電小鎮(zhèn)光儲充檢智能超充站建成投入運營，場站總占地面積約2100㎡，充電站搭載1套630kw/618kwh液冷儲能系統(tǒng)和1套400kW-412kWh液冷儲能系統(tǒng)，配備20臺160-180kW高功率充電樁，是全國首座采用標準化設計的光儲充檢智能超充站。
