中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：釩液流電池是大功率、大容量和長時(shí)儲(chǔ)能的理想技術(shù)路線，未來有望成為大中型儲(chǔ)能的重要方式。
1.釩電池優(yōu)缺點(diǎn)分析
全釩液流電池，是一種以金屬釩離子為活性物質(zhì)的液態(tài)氧化還原可再生電池。全釩液流電池正、負(fù)極活性物質(zhì)，分別儲(chǔ)存在獨(dú)立的電解液儲(chǔ)罐中。在對電池進(jìn)行充、放電時(shí)，正負(fù)極電解液在離子交換膜兩側(cè)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。同時(shí)，通過電堆外泵的作用，儲(chǔ)液罐中的電解液不斷送入正極室和負(fù)極室內(nèi)，以維持離子的濃度，實(shí)現(xiàn)對電池的充放電。
釩電池工作原理圖
優(yōu)點(diǎn)：
通過增加電極的數(shù)量和面積可以有效提高功率，通過增加電解液的體積可以增加釩液流電池的容量，因此釩液流電池可以達(dá)到很高的工作功率和容量。與使用非水電解液的鋰電池不同，釩液流電池采用釩離子水溶液作為電解液，大大降低發(fā)生過熱、燃燒、爆炸的可能性，安全性更好。此外，由于釩液流電池正負(fù)活性物質(zhì)分別只存在于正極和負(fù)極電解液中，不像其他電池存在充放電過程中電極結(jié)構(gòu)的變化（導(dǎo)致容量衰減），因此電池使用壽命長。
缺點(diǎn)：
釩液流電池的質(zhì)量和體積龐大，因此其比能量和比功率遠(yuǎn)低于其他電池系統(tǒng)，導(dǎo)致其不適用于電動(dòng)汽車等場景。與鋰電池相比，釩液流電池最大的劣勢是成本，主要來自電解液和電堆，降低兩者成本是業(yè)內(nèi)共識(shí)。此外，釩液流電池對環(huán)境溫度的要求苛刻，正極電解液中的五價(jià)釩在高溫下（高于 45℃）易析出沉淀、堵塞流道，在低溫下（低于電解液的冰點(diǎn)）電解液凝固，因此一般的運(yùn)行溫度都要求在0~45℃之間，限制了釩液流電池的應(yīng)用。
不同儲(chǔ)能系統(tǒng)初次建設(shè)成本對比（元/千瓦時(shí)）
資料來源：《基于全壽命周期成本的儲(chǔ)能成本分析》（傅旭等）
2.全釩液流儲(chǔ)能投資成本分析
初次投資成本分析
全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的初次投資成本隨儲(chǔ)能時(shí)長的增加而不斷降低。
根據(jù)張華民在《全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望》一文的分析，以兆瓦級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，在V?O?價(jià)格為10萬元/噸時(shí)，釩液流電池所用電解液價(jià)格約為1500元/kWh，除電解液外的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)市場價(jià)格為6000元/kW。
當(dāng)儲(chǔ)能時(shí)長為1小時(shí)的情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)的初次投資成本為7500元/kWh，但當(dāng)儲(chǔ)能時(shí)長延長到4小時(shí)后，不包括電解液部分的價(jià)格則被分?jǐn)倿?500元/kWh，此時(shí)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的總價(jià)格為 3000元/kWh。因此，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)工作時(shí)間越長，單位kWh價(jià)格越便宜。
不同儲(chǔ)能時(shí)長全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的初次投資成本（單位：元/kWh）
全生命周期成本分析
釩液流電池全生命周期成本更低。
由于全釩液流電池的電解液可再生循環(huán)使用，因此其殘值很高。同樣以儲(chǔ)能時(shí)長為4小時(shí)的釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，其中廢金屬的殘值估值為300元/kW，折合為75元/kWh，電解液殘值約為原有的70%即1050元/kWh，合計(jì)殘值為1125元/kWh，實(shí)際成本為1875元/kWh。
而對于儲(chǔ)能時(shí)長為10小時(shí)的系統(tǒng)來說，廢金屬殘值折合為30元/kWh，合計(jì)殘值為1080元/kWh，實(shí)際成本僅為1020元/kWh。
因此，對于全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來說，儲(chǔ)能時(shí)間越長，其全生命周期成本越低。
儲(chǔ)能時(shí)長分別為4小時(shí)和10小時(shí)的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)生命周期成本估算
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資料來源：《全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望》（張華民）
釩液流電池是大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能最具前景的發(fā)展方向之一。適合長時(shí)間、大規(guī)模的儲(chǔ)能形式主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和釩液流電池三類。
3種長時(shí)間儲(chǔ)能技術(shù)的特性比較
抽水蓄能作為最成熟可靠的儲(chǔ)能技術(shù)，是國內(nèi)重點(diǎn)投資建設(shè)的儲(chǔ)能形式。抽水儲(chǔ)能的主要限制是項(xiàng)目的建設(shè)選址要求較高且建設(shè)周期較長。壓縮空氣儲(chǔ)能也屬于成熟技術(shù)，但系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率偏低且項(xiàng)目選址也受限。
與這兩種儲(chǔ)能技術(shù)相比，釩液流電池的儲(chǔ)能上限低于抽水蓄能，但有著系統(tǒng)安全性高、項(xiàng)目建設(shè)周期短、選址靈活等優(yōu)點(diǎn)，且隨著技術(shù)進(jìn)步，釩液流電池的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢將逐漸強(qiáng)化，未來有望成為大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能的重要技術(shù)路線之一。
