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釩電池產(chǎn)業(yè)是未來(lái)液體儲(chǔ)能領(lǐng)域的翹楚，其具有的安全性、可靠性、循環(huán)性、綠色發(fā)展理念將會(huì)是大型儲(chǔ)能的最優(yōu)選擇，目前產(chǎn)業(yè)鏈尚未健全，需求尚未打開， 產(chǎn)能正在蓄力發(fā)展，規(guī)模效應(yīng)尚未顯現(xiàn)。我們認(rèn)為，全釩液流電池產(chǎn)業(yè) 在未來(lái)的 3 年內(nèi)可能仍將處于導(dǎo)入期向成長(zhǎng)期過(guò)渡的階段，并預(yù)計(jì)將在 “十四五”末期迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。
隨著光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的不斷發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)也愈發(fā)受到關(guān)注。而在眾多的儲(chǔ)能技術(shù)當(dāng)中，全釩液流電池的儲(chǔ)能技術(shù)因其使用壽命長(zhǎng)、規(guī)模大、安全可靠等突出的優(yōu)勢(shì)，成為規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。與鋰資源的匱乏不同，作為全球最大的釩儲(chǔ)能國(guó)，未來(lái)我國(guó)在此領(lǐng)域相比其他國(guó)家具有得天獨(dú)厚資源優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)。人們最關(guān)心的三個(gè)問(wèn)題，一是容量的多少，二是功率的大小三是效率的高低。接下來(lái)我們就來(lái)看一下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是如何應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題的。因?yàn)槿C液流電池的電解液是流動(dòng)的，所以只需要通過(guò)增加電解液的體積就可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能容量的增加。對(duì)于提高電池效率來(lái)說(shuō)，一般的辦法是通過(guò)單電池的串聯(lián)來(lái)提高電壓，通過(guò)單電池的并聯(lián)來(lái)增大電流。
我們先看下鋰離子電池，鋰電池在使用過(guò)程中是通過(guò)鋰離子的嵌入和脫出來(lái)釋放能量。如果使用不當(dāng)，在過(guò)充、高溫碰撞等條件下可能會(huì)誘發(fā)電池內(nèi)部的熱化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致熱失控的發(fā)生。盡管目前里面儲(chǔ)能風(fēng)頭正旺，但是近年來(lái)安全事故頻頻發(fā)生，安全性不足這一短板很可能會(huì)讓其遭到更多新興儲(chǔ)能路線的沖擊。那么，到底哪一種路線才是最安全的儲(chǔ)能發(fā)展方向呢？毫無(wú)疑問(wèn)，無(wú)爆炸、無(wú)火災(zāi)隱患的全釩液流電池很有可能成為儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域的首選技術(shù)。
與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，全釩液流電池的優(yōu)勢(shì)明顯，說(shuō)其實(shí)為儲(chǔ)能而生的也并不過(guò)分。具體來(lái)說(shuō)，全釩液流電池的安全性高，它的所有部件基本都浸泡在溶液當(dāng)中，散熱得到了溶液的支持。所以不會(huì)出現(xiàn)類似鋰電池?zé)崾Э剡@種問(wèn)題。其次，全釩液流電池的自放電率極低。由于釩電池正負(fù)極的活性物質(zhì)分別處于能在各自的電解液儲(chǔ)罐中，可以避免正負(fù)極活性物質(zhì)的自放電消耗。再滿充厚的自放電幾乎可以忽略不計(jì)。這些優(yōu)勢(shì)都是其他電池路線所不具備的。
全釩液流電池成為現(xiàn)階段最有可能率先實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的液流電 池方案。全釩液流電池的整個(gè)系統(tǒng)由能量單元、功率單元、輸運(yùn)系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)、附加設(shè)施等部分組成，其中能量單元和功率單元是核心模塊。
釩電池溶液存在多種不同的價(jià)態(tài)，存在多種不同的價(jià)態(tài)。將這些不同價(jià)態(tài)的反離子溶解在硫酸水溶液中，可以支配出電池的電解液。
不同價(jià)態(tài)的水合釩離子特征光譜迥異，易于辨識(shí)：二價(jià)釩為紫色、三價(jià) 釩為深綠色、四價(jià)釩為藍(lán)色、五價(jià)釩為黃色。然后以多孔的石墨氈作為電極，將含有四架、五架反離子的溶液置于電池的正極一側(cè)。將含有二價(jià)叫反離子的溶液置于電池的負(fù)極一側(cè)。最后再在兩極之間放置一張隔離膜。最后再通過(guò)混合管道將電解液和電極進(jìn)行連接。這樣，一個(gè)全釩液流電池系統(tǒng)便搭建起來(lái)了。
全釩液流電池儲(chǔ)能就是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。在充電過(guò)程中，電解液中的反離子一邊隨電解液流動(dòng)，一邊擴(kuò)散并吸附到石墨電極的纖維表面，隨后發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。在正極電解液中，四架閥變成五架，在負(fù)極，電解液中三架盤變成二氧環(huán)，放電過(guò)程正好相反。
2012年美國(guó)制定的《儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》應(yīng)將全釩液流電池列在水位。全釩液流電池是電化學(xué)儲(chǔ)能形式的一種，也是目前所有液流電池技術(shù)中最成熟、最可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的。
與目前高度依賴進(jìn)口的鋰資源有所不同。中國(guó)是繁資源比較豐富的國(guó)家。2020年中國(guó)的礦產(chǎn)量占到了全球礬礦總量的61.63%。但是目前國(guó)內(nèi)鋰電池滲透率依然比較低，僅僅只有1%左右，與鋰電池有著非常大的差距。但是隨著后續(xù)鋰電池的電堆成本不斷的下降，以及儲(chǔ)能領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展，凡電池的未來(lái)滲透率或?qū)⒉粩嗟奶嵘?br />
據(jù)數(shù)據(jù)顯示，1kwh的全釩液流電池的電解液大概是需要8~9公斤的五氧化二釩。去年開始，由于受國(guó)際大宗產(chǎn)品及美聯(lián)儲(chǔ)貨幣寬松政策影響，釩產(chǎn)品伴隨國(guó)際行情一直保持上漲趨勢(shì)，其中代表性產(chǎn)品釩氮合金平均價(jià)格14.91萬(wàn)元/噸上漲至19萬(wàn)元/噸，今年最高更是達(dá)到21萬(wàn)元/噸。但18年市場(chǎng)價(jià)格最高時(shí)曾打到過(guò)50萬(wàn)元一噸，因此該產(chǎn)品價(jià)格仍有很大的上漲空間。
《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》文件中提到，在2025年要實(shí)現(xiàn)累計(jì)新型儲(chǔ)能裝機(jī)量達(dá)到30g瓦，其中釩電池的累計(jì)滲透率要達(dá)到14%。而目前在我國(guó)釩電池的累計(jì)滲透率才剛剛達(dá)到5%。這就意味著在未來(lái)四年釩電池將迎來(lái)第一階段的爆發(fā)期。近年來(lái)，釩電池在技術(shù)上接連取得突破。相比于早期的釩電池，無(wú)論是在儲(chǔ)能系統(tǒng)效率、核心元件成本控制還是定制化開發(fā)等方面，我國(guó)已經(jīng)處于國(guó)際第一梯隊(duì)。
說(shuō)了這么多好處，那有沒有制約釩電池發(fā)展的因素呢？有！
首先，釩電池的能量密度低且體積大，不容易搬運(yùn)。同樣能量的全釩液流電池體積是鋰電池的3~5倍，質(zhì)量是鋰電池的2~3倍。又大又重的釩電池體能適用于靜態(tài)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，很難像鋰電池那樣應(yīng)用廣泛。其次，它對(duì)環(huán)境溫度的要求十分嚴(yán)格，它的工作環(huán)境溫度需要保持在0~45度。溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致電解液凝固，而溫度過(guò)高，溶液又會(huì)析出沉淀物堵塞流到導(dǎo)致電池報(bào)廢。最后，制約全釩液流電池發(fā)展的因素還在于成本過(guò)高。目前全釩液流電池成本高達(dá)3~3.2元每瓦時(shí)，是鋰電池的2~3倍，鉛酸電池的3~5倍。不過(guò)，隨著近年來(lái)政策上的推進(jìn)和技術(shù)上的突破，相信全釩液流電池的大規(guī)模商業(yè)化只是時(shí)間問(wèn)題。
目前國(guó)內(nèi)釩電池做的最好的是大連融科，國(guó)內(nèi)最大的釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目就是該公司和攀鋼合作的，該公司目前已經(jīng)啟動(dòng)了融資上市計(jì)劃。
原標(biāo)題：釩電池概念股一騎絕塵 什么才是釩儲(chǔ)能電池呢？
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