全钒液流电池：环保储能的新宠儿？

全钒液流电池：环保储能的新宠儿？

全钒液流电池，这种新型储能技术正以其独特的优势，成为环保储能领域的新宠儿。它不仅在大规模储能应用中表现出色，还能有效解决可再生能源并网难题，助力绿色能源转型。那么，全钒液流电池究竟有何魅力，能够赢得如此高的关注度呢？

全钒液流电池是一种利用不同价态钒离子进行能量转换的储能装置。其核心由两个独立的电解液储罐、电堆和离子交换膜组成。电解液在泵的作用下流入电堆，在那里发生氧化还原反应并产生电流。离子交换膜允许特定离子通过，同时分隔两种电解液以防止混合。

全钒液流电池具有以下显著优势：

• 高安全性：水系电解液不易燃，适应性强，可在多种环境下稳定运行。即使在极端温度条件下，也能够保持较高的安全性和稳定性。

• 超长寿命：支持万次以上充放电循环，使用寿命可达20年以上。相比铅酸电池循环寿命小于1000次，锂离子电池循环寿命小于2000次，全钒液流电池循环次数大于20000次，使用寿命长达20年，是锂电池的2倍。

• 灵活扩展：输出功率与电池堆的尺寸和数量有关，而额定容量取决于钒电解液的浓度和容积，因此可以灵活设计以满足不同场景需求。

• 深度放电：在放电时无记忆效应，可以进行深度放电，即使100%放电也不会损坏电池。

近年来，全钒液流电池在商业化应用方面取得了显著进展。中国已实施近30项钒电池应用示范工程，并正在进行多个百MW·h级项目的建设。在国内外率先拉开了钒电池产业化和商业化的大规模应用序幕。

例如，大连融科储能技术发展有限公司与大连恒流储能电站有限公司合作建设的200MW/800MWh全钒液流电池储能调峰电站，是全球最大的全钒液流电池储能电站。该项目一期工程已于2022年9月正式并网发电，为当地电网提供了重要的调峰调频和应急备用电源。

全钒液流电池使用的电解液是基于钒离子的稀硫酸水溶液，其化学反应完全在液体状态下进行，固体电极仅起到传导电流的作用，受副反应的影响小，理论上只要正确控制充放电的截止电压，并确保电池系统的存放环境通风良好，能有效保障安全，消除起火爆炸的风险。此外，即使隔膜发生损坏，电解液混合也不会导致电堆彻底失效。

当20年寿命到期，全钒液流电池电解液的残值和循环利用价值高达30%以上，进一步摊低了初始投资成本。此外，全钒液流电池在生产过程中产生的废弃物较少，且易于回收处理，符合绿色制造的理念。

根据最新研究预测，全钒液流电池的市场规模将持续快速增长。预计到2027年，全钒液流电池累计装机规模将达到2.99GW，市场规模将达到109.3亿元。这一增长主要得益于其在长时储能领域的独特优势，以及不断降低的成本。

尽管全钒液流电池展现出诸多优势，但仍面临一些挑战。例如，能量效率相对较低，成本较高，需要进一步优化。目前，全钒液流电池储能项目的初始投资成本为3.55.0元/W·h，高于锂离子电池项目0.72.2元/W·h的水平。但由于钒电池循环次数长，故全生命周期度电成本约为0.69元/kW·h，基本与锂离子电池的0.67元/kW·h持平。

为了解决这些问题，研究者正在通过优化电解液配方、改进电极材料和设计新型双极板等途径，以提高电池性能和降低成本。例如，江苏科润的Nempem-11系列膜产品采用全新流延法工艺制造，并加入了阻钒性能好的新型氟树脂混合配方，产品的弹性模量、断裂伸长率、电导率等部分技术指标已经优于杜邦的Nafion膜，机械强度和含水率也相差无几。

全钒液流电池作为环保储能的新宠儿，正以其独特的优势和不断创新的精神，为全球能源转型和可持续发展注入新的动力。随着技术的不断进步和成本的持续降低，我们有理由相信，全钒液流电池将在未来的能源格局中扮演更加重要的角色。