新型储能大爆发!后起之秀钒液流电池潜能非凡

  2023年是新型储能的“爆发年”。据统计,2023年我国新型储能累计装机规模首次突破30吉瓦,功率规模和能量规模同比增长均超过150%。今年《政府工作报告》首次将“发展新型储能”写入其中,无疑为产业发展又添了一把火。

  作为新型储能领域的“后起之秀”,众多企业积极布局,让钒电池正走上大舞台。近日,业内专家在接受《中国化工报》记者采访时表示,钒电池具有长时、高安全、长寿命的特点,将随着新能源比重的提升迎来重大市场机遇。

  长时、高安全特性受重视 钒电池迎突破性机遇

  “全钒液流电池作为我国构建新型电力系统最为重要的储能技术路线之一,最明显的特征是长时、大规模、安全和可循环利用。”中国科学院金属研究所研究员、辽宁科京新材料有限公司首席科学家严川伟表示。

  他介绍说,钒电池属于水基电池,在常温常压下运行,不存在热失控风险,具有本质安全的突出特征;具有超长寿命,可稳定运行20年以上;可实现100%能量保持,且能量恢复成本较低;同时,由于其电解液可永续循环使用,还具有环境友好的特征。在“双碳”目标的大背景下,必将迎来突破性机遇。

  大连融科储能技术发展有限公司总经理王晓丽介绍说,全球钒电池储能项目中运行时间最久的是大连融科2012年在沈阳法库国电龙源风电场建设的5兆瓦/10兆瓦时全钒液流电池储能系统,日历寿命已超过11年。该项目的成功验证了钒电池的超长寿命和高稳定性特征。

  王晓丽强调了钒电池的“长时”特性。“液流电池是目前行业内为数不多的具有产业化能力的长时储能技术路线。国内外现在都在讲要提升新能源的占比,甚至完全脱离化石燃料。到那时,对于长时储能需求的迫切性和必要性就会凸显出来。”她说。

  由中关村储能产业技术联盟(CNESA)发布的《储能高质量发展:市场机制与商业模式创新》指出,目前已投运的锂电池储能项目的储存时长一般不超过4个小时。未来,随着极端天气频发、常规火电机组退役和新能源大规模并网,将需要更长持续时间的储能技术。王晓丽告诉记者,4小时以上的中长时储能正是钒电池产业的目标市场。

  上下游产业链联手“破题” 降低成本潜能可期

  据CNESA全球储能数据库统计,截至2023年底,包括钒电池在内的液流电池在全国新型电力储能市场累计装机规模中的占比约为0.6%。

  “钒电池打开市场的主要难点在于经济性问题,目前钒电池储能的初始投资成本偏高。”王晓丽说,“钒电池的成本与关键材料、电堆、钒原料成本紧密相关。因此,既要推进膜、电极和双极板材料和核心部件电堆的技术研究,提高电解液的利用率,也要推进上下游产业链的深度合作、融合发展,保证原料供给和价格稳定性。”

  规模化应用对于降低成本同样至关重要,王晓丽表示,面对重大市场机遇期,行业应着力推进高质量项目建设,以提高钒电池在储能市场中的占比。

  “大连融科从2008年就开始进行钒液流电池的技术开发,和中国科学院长期的深度产学研合作,实现了技术突破和重大工程项目的落地建设,拥有从电池材料、电堆、电池系统、管理控制到应用技术的完整产权体系。”王晓丽说,“我们于2016年建成了目前全球最大的钒电池储能装备生产基地和钒电解液生产基地,累计投运钒电池储能系统超过720兆瓦时。”

  严川伟则认为,成本高的原因在于技术和产业链还“没有足够成熟”。“要想对我国能源战略转型形成支撑作用,钒电池储能技术必须实现低成本,否则就会将成本转嫁至电价上。”他说,“但从长期来看,钒电池储能具有充分的降本潜能,与锂电池储能,甚至抽水蓄能的建设成本是可比的。”

  CNESA报告显示,预计到2030年,液流电池等长时储能技术有望成熟,有潜力实现与锂离子电池同等或更低的成本。

  众多企业正在入局 新“风口”尤需健康发展

  近年来,液流电池相关政策频出。据统计,2023年以来,包括国家层面及地方层面在内有40余条政策,明确提出将在液流电池的技术研发、项目开发等方面给予支持。

  在政策的扶持下,钒电池规模正稳步扩大,吸引众多能源行业、化工行业企业纷纷入局钒电池产业,钒电池俨然已成为下一个“风口”。

  2022年10月,世界最大钒企——攀钢钒钛股份与大连融科组建了合资公司,共同致力于钒电解液的规模化生产。钒电池的发展也带动攀钢钒钛股份非钢领域用钒量的快速攀升。

  3月20日,钛白粉行业龙头企业龙佰集团表示,公司已经开始研发钒液流电池所用的钒材料和短流程制备全钒液流电池电解液及储备相关技术,钒钛铁精矿碱性球团湿法工艺年产3万吨五氧化二钒(V2O5)创新示范工程目前正在推进中。

  “作为企业,我们要保持信心。能源转型是必然趋势,国家对于长时储能的需求是非常明确的。”王晓丽表示,“在坚定信心的同时,我们也要敬畏市场,戒绝‘投机’心态,认真做好技术研发和产品质量,让行业实现健康发展。”

  “这是一个好事。商业市场追求利润,而这种追求又会促进我们行业的发展,继而使整个社会受益。”严川伟说,“现在钒电池已经达到了产业化操作水准,近年也有许多百兆瓦级的项目落地,相信未来,钒电池的潜能能够真正成为现实。”

  他进一步指出,目前我国钒的消费90%~95%用于钢铁行业;随着储能产业的迅猛发展,预计未来3~5年间,钒在储能领域的应用将超越其在钢铁领域的应用。

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