中國儲能網訊：在“雙碳”目標的推動下，以及儲能相關政策的不斷完善中，全釩液流電池正面臨重要的發(fā)展機會，有望成為電化學儲能的重要組成部分。我國釩電池企業(yè)也正在邁向初步商業(yè)示范運行與市場開拓階段。
消息面上，6月15日，作為國家能源局批準建設的首個國家級大型化學儲能示范項目，目前大連液流電池儲能調峰電站正在進行最后的電池單體調試和系統(tǒng)調試階段，即將在今年8月正式投入商業(yè)運行。
該項目由大連市熱電集團有限公司(占股75%)和大連融科儲能技術發(fā)展有限公司(占股25%)共同出資建設，總規(guī)模為200MW/800MWh，總投資約38億元人民幣，分兩期建設。該項目建成后將成為全球規(guī)模最大的全釩液流電池儲能電站。
該項目的建設單位預計，二期工程將于今年下半年啟動，于2023年正式進入建設階段。值得注意的是，該儲能電站采用國內自主研發(fā)、具有自主知識產權的全釩液流電池儲能技術。釩電池技術的規(guī)?；瘧靡呀涍M入快車道。
政策方面，明確三元鋰電池不得用于中大型儲能，釩電池需求增長或得以加速。6月29日，國家能源局發(fā)布的《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)》中明確提出，中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池。政策端對儲能領域的安全性要求進一步提升，或將使得以釩電池為主的液流電池成為大中型儲能的重要方式。
1、政策支持
近兩年來，釩電池產業(yè)發(fā)展迎來系列政策紅利支撐。
2021年7月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》提出，要堅持儲能技術多元化，推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應用，實現(xiàn)釩電池等液流電池長時儲能技術進入商業(yè)化發(fā)展初期。按照《指導意見》政策制定目標，2025年要累計實現(xiàn)新型儲能30GW裝機量，釩電池滲透率達到20%;到2030年，實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。
2022年3月21日，國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》明確提出，要推動儲能多元化技術開發(fā)，液流電池被重點提及?！秾嵤┓桨浮穼僬淄呒壱毫麟姵丶夹g納入“十四五”新型儲能核心技術裝備攻關重點方向之一。
2022年6月29日，國家能源局發(fā)布的《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)》中明確提出，中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池。
2、有何優(yōu)勢?
作為當前液流電池中發(fā)展時間最長、技術最成熟、商業(yè)化程度最高的一種技術，全釩液流電池具有成本低、安全性高、循環(huán)壽命長、環(huán)保等優(yōu)點，在儲能行業(yè)優(yōu)勢明顯，尤其在大規(guī)模長時儲能系統(tǒng)領域具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?
更具成本優(yōu)勢
我國釩資源儲量豐富，作為釩電池重要的上游原料，我國釩產量及儲量均居全球第一。據(jù)機構研報數(shù)據(jù)，截至2021年，中國釩礦產量在全球占比66%，資源可完全自給，這是國內發(fā)展釩電池得天獨厚的優(yōu)勢。
五氧化二釩的價格穩(wěn)定在10-15萬元每噸，對比2022年50萬元每噸的碳酸鋰有較明顯的成本優(yōu)勢。
除離子膜外，釩電池部件多為廉價的碳材料、工程塑料，材料來源豐富，且易回收，不需要貴金屬作為電極催化劑，成本較低。
安全性能更高
現(xiàn)階段儲能電站大多使用梯次利用鋰電池，在高容量和多頻次充放電需求下，鋰電池尤其三元鋰電池容易發(fā)生短路和爆炸，因此對儲能安全提出了更高的要求。
液流電池的工作原理決定了釩電池是目前化學儲能中安全性較高的技術路線。在低溫或者極高溫環(huán)境下，全釩液流電池比鋰電池及鉛酸電池更加安全與可靠。由于釩電池電解質離子存在于水溶液中，其功能與電極結構無關，即使過充也沒有安全問題，不會發(fā)生熱失控、過熱、燃燒和爆炸。
同時，釩電池支持頻繁充放電，每天可實現(xiàn)充放電數(shù)百次，液態(tài)的電解液即使過充過放也不會造成爆炸和電池容量下降。在充放電能量轉換方面，釩電池的效率高達75%以上，遠高于鉛酸電池的45%。
循環(huán)壽命長
作為儲能電池，釩電池的使用壽命極具優(yōu)勢。這是因為釩電池的電解液在充放電的過程中，不像其他多數(shù)電池一樣發(fā)生物相變化。釩離子作為活性物質，僅改變其在電解液中的價態(tài)，不與電極材料發(fā)生反應，也不產生其他物質，始終都是釩離子，電池容量的損耗很少，長期使用后，仍能保持良好的活動性。因此釩電池的壽命往往能超過十年。
釩液流電池的充放電循環(huán)次數(shù)超過10000次，有的甚至超過20000次，能夠更好地適應長時大容量儲能電站的需求。
對環(huán)境更友好
電解液是釩電池的重要組分，占釩電池總成本比例約40%，電解液上游原料主要為釩，自然界中釩很難以單體形式存在，主要以釩礦的形式存在。如果最后釩電池系統(tǒng)壽命到期，電解液仍不會浪費，既可以應用到新的電池系統(tǒng)中，也可以作為釩資源進行提純加工，最終實現(xiàn)電解液的循環(huán)利用。除電解液可再生循環(huán)使用外，釩電池在電池系統(tǒng)報廢后，其他金屬材料、碳材料等，也可以有效利用而不污染環(huán)境。
與常用的鉛酸電池相比，在靜態(tài)運行時，釩電池的壽命周期內總的排放量僅有鉛酸電池的7～25%;離子膜不需要貴金屬作電極催化劑，電極材料多為碳材料制品。
降本潛力大
電池壽命到期后，釩電解質溶液還可回收再利用，通過租賃電解液的方式能夠有效降低電解液成本。如果能夠促成制造-使用-回收的產業(yè)閉環(huán)，還可以進一步提高電解液的殘值，釩電池全生命周期內的成本則可大幅降低。電解質溶液的成本占儲能系統(tǒng)總成本的40%，因此儲能系統(tǒng)報廢后的殘值較高。
釩電池目前處于商業(yè)化初期，未來技術進步還將帶來電堆等原材料成本下降，離子交換膜存在國產化替代趨勢，成本下降空間也較大。無論從材料、核心電堆還是系統(tǒng)集成的角度，釩電池仍有較大提升空間。
滿足中長時儲能需求
全釩液流電池是大規(guī)模、大容量、長壽命、高安全性儲能的首選技術，能夠在大規(guī)模、大容量的場景發(fā)揮其優(yōu)勢，更適合中長時儲能(即4～12小時的儲能)，最典型的應用場景就是配套風電、光伏的儲能。儲能時長越長，釩電池的單位造價就越低，因而有望在長時儲能領域獲得廣泛應用。
3、有何短板?
釩電池短板同樣明顯：初始投資成本高、體積大、能量密度低等等。
初始投資成本高
釩電池目前最大的缺點是初始投資成本過高，大概是鋰電池的2倍以上，這也成為制約其發(fā)展的一大痛點。
同時，釩電池成本居高不下的原因還在于目前產業(yè)鏈不夠完善，缺少規(guī)?；a帶來的紅利。但由于釩電池循環(huán)壽命長，其主要成本來源電解液可以循環(huán)利用，從全生命周期來看，釩電池儲能的成本低于鋰電池。
體積大
電解液和電堆分離設計導致的占地面積大成了釩電池的硬傷。如果與鋰電池相比，要存一樣的電，釩電池的體積一般要大5倍以上。
能量密度/轉換效率低
釩電池目前的能量密度、轉換效率均低于鋰電池。釩電池的能量密度僅為12-40Wh/kg，比鉛酸電池的能量密度還要低。釩電池的電解液儲存在罐子中，占地空間已然不小，同時還需要用泵來維持電解液的流動，這也造成不少的能量損耗，目前釩電池的能量轉化效率為70～75%，大幅低于鋰電池的90%。
其他待解問題
釩電池尚在發(fā)展初期，現(xiàn)階段在新型儲能的滲透率僅為0.9%。如果釩資源后續(xù)開發(fā)力度不及預期，有可能帶動釩價上漲，進而影響釩電池電解液的成本。
由于釩電池在運行過程中對環(huán)境溫度要求較高，需要用泵來維持電解液的流動，因此在這方面造成的損耗也比較大。
綜上，釩電池因其能量密度低導致重量和體積較大，目前更適用于大型儲能場景。
4、企業(yè)動態(tài)
釩電池“卓爾不凡”的發(fā)展?jié)摿σ盐吮姸噘Y本市場的目光，多家企業(yè)早已布局其中。
龍佰集團
從釩礦資源來看，鈦白粉巨頭龍佰集團具備相對優(yōu)勢。技術方面，龍佰集團儲備了成熟的鐵精礦濕法提釩技術和廢酸提釩技術。同時，由于光伏、風電等將帶動儲能行業(yè)高速發(fā)展，釩電池有望進入爆發(fā)期，從而帶動五氧化二釩需求的增長。
龍佰集團電池材料研究所正在進行釩電池技術研發(fā)，儲備相關技術，未來公司將根據(jù)釩電池市場情況，積極推動釩電池材料產業(yè)化。
龍佰集團日前公告稱，為提高公司攀枝花釩鈦磁鐵礦資源綜合利用價值，推進公司鐵精礦提釩產業(yè)化，全資子公司龍佰四川礦冶有限公司擬投資25億元建設釩鈦鐵精礦堿性球團濕法工藝年產3萬噸五氧化二釩創(chuàng)新示范工程。
據(jù)悉，龍佰集團在攀枝花的釩鈦磁鐵礦是中國最大釩鈦磁鐵礦，年產鐵精礦380萬噸，鈦精礦90萬噸;截至2021年末，保有釩鈦磁鐵礦資源量13310.72萬噸。
中核鈦白
中核鈦白公告稱，公司與四川偉力得能源股份有限公司簽署了《關于設立甘肅澤通偉力得釩材料有限公司合資協(xié)議》，雙方將出資設立甘肅澤通偉力得釩材料有限公司，共同推進釩礦資源的開發(fā)、釩電解液的制造及相關配套產業(yè)的項目落地。合資公司將通過控制釩礦來源，以及應用尖端技術將低品位的釩原料進行提取，從而降低釩電解液價格。
攀鋼釩鈦
攀鋼釩鈦是鞍鋼集團子公司，目前是世界主要的釩制品供應商，中國主要的鈦原料供應商。主營業(yè)務包括釩、鈦、電三大板塊，其中釩、鈦板塊是公司戰(zhàn)略重點發(fā)展業(yè)務。
2021年9月，攀鋼釩鈦與大連博融簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，優(yōu)先安排釩產品供應給大連博融。
2021年10月，攀鋼釩鈦完成對西昌釩制品的收購，五氧化二釩的產能從2.2萬噸/年提升到4萬噸/年;攀枝花釩廠5000噸高純氧化釩生產線建設項目一期工程正在建設中，預計今年投產。
2022年6月13日，攀鋼釩鈦在互動平臺透露，釩在儲能領域應用是公司拓展其在非鋼領域應用的方向之一。公司未來將努力與其他釩儲能產業(yè)鏈企業(yè)加強聯(lián)系和合作，共同推動釩在儲能領域的應用，主動融入釩電池儲能產業(yè)鏈。
河鋼股份
河鋼股份擁有釩電解液制造技術的自主知識產權，建成了全釩液流電池儲能示范項目。公司生產的全釩電解液產品質量得到國內外頂級釩電池廠家的認證，并應用于5KW 5kw/20kwh光伏-釩儲能系統(tǒng)。
河鋼股份生產的99.5純度高純釩在儲能領域，主要用于生產全釩液流電池電解液，為釩電池關鍵儲能材料。
河鋼股份目前已建成1000噸/年高純釩產線、1000噸/年釩電解液產線，并應用于部分光伏-釩儲能系統(tǒng)。同時，公司正在謀劃于2022～2025年分三期建設5萬立/年電解液產線和300MW/年釩電池裝備產線。
大連融科
大連融科由大連恒融新能源有限公司和中國科學院大連化學物理研究所共同組建，大連融科領軍國內外液流電池標準的制定，引領全球液流電池技術的發(fā)展，已成為全球領先的全釩液流電池全產業(yè)鏈開發(fā)、完整自主知識產權及高端制造能力的服務商。目前已經建立了300MW/年全釩液流電池儲能產業(yè)化裝備基地。
大連融科成功實施了多項商業(yè)化應用示范項目，在全釩液流電池的核心技術領域擁有完整的自主知識產權，擁有的專利超過300余項。
2022年2月，融科儲能承建的全球最大的100MW/400MWh 級全釩液流電池儲能電站進入調試。
北京普能
北京普能是國內釩電池領域的龍頭企業(yè)，其在2008年的金融危機中收購了當時全球最大的釩電池企業(yè)——加拿大Vanteck公司，從而得到核心技術和生產線，隨后迅速發(fā)展。
北京普能開發(fā)出目前世界上高安全、大容量、長時儲能和長電池壽命為一體的全釩液流儲能電池和解決方案。據(jù)北京普能官網介紹，其在全球已經安裝和正在處于開發(fā)階段項目容量達到 500兆瓦時，安全穩(wěn)定運行的時間累計接近100萬個小時。
2021年7月，北京普能宣布獲得泰國BCPG公司2400萬美元新一輪投資，以加速公司全球儲能業(yè)務的增長。
山西國潤儲能
山西國潤儲能是一家儲能釩電池技術研發(fā)和生產技術企業(yè)，主要產品應用于新能源發(fā)電、智能電網、通信基站等領域。公開信息顯示，國潤儲能成立于2020年6月，但技術儲備可追溯到2016年。
2021年6月，山西國潤儲能宣布，旗下釩電池進入試生產階段。
上海電氣
上海電氣電池業(yè)務已有10年基礎，最早的研發(fā)團隊創(chuàng)立于2011年，相關產線于2020年建成。目前已推出兆瓦級全釩液流電池系統(tǒng)。
上海電氣目前有3GW的釩電池訂單在手，汕頭已建成的零碳園區(qū)儲能項目使用的即為公司生產的釩電池。同時，上海電氣公司在釩電池相關知識產權領域也具備一定的競爭優(yōu)勢。
5、結語
研究機構EVTank發(fā)布的《中國釩電池行業(yè)發(fā)展白皮書(2022年)》顯示，2022年國內大量的釩電池儲能項目開工建設，預計全年新增裝機量將達到0.6GW，2025年釩電池新增規(guī)模將達到2.3GW，2030年新增規(guī)模將達到4.5GW，釩電池儲能項目累計裝機量將達到24GW，屆時新增市場規(guī)模將達到405億元。
隨著可再生能源電力的增多，對大容量存儲的需求越來越高，對儲能時長的需求也越來越急迫，長時儲能成為發(fā)展趨勢，釩電池將大有用武之地?，F(xiàn)階段釩電池產業(yè)仍處于導入期，隨著行業(yè)技術改進和產業(yè)規(guī)?；l(fā)展的加速，釩電池成本將逐步降低，有望在儲能領域脫穎而出。
