1. 釩液流電池簡介
全釩液流電池，壽命長、規(guī)模大、安全可靠。釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池(Vanadium Redox Battery，VRB)，為液流電池的一種，是一種基于金屬釩元素的氧化還原的電池系統(tǒng)，其電解液是不同價態(tài)的釩離子的硫酸電解液。根據(jù)電化學反應中活性物質的不同，液流電池可分為釩液流電池、鋅基液流電池、鐵鉻液流電池等。其中全釩液流電池，壽命長、規(guī)模大、安全可靠的優(yōu)勢尤為突出，成為規(guī)模儲能的首選技術，在調峰電源系統(tǒng)、大規(guī)模風光電系統(tǒng)儲能、應急電源系統(tǒng)等領域具有廣闊的應用前景。
2. 釩電池發(fā)展歷程
我國釩電池相關技術儲備充足，工業(yè)應用前景廣闊。
釩電池相關研究源于 1984 年UNSW 對 2/3 價與 4/5 價釩離子電對在氧化還原電池中的應用，并于 1988 年開始進入工業(yè)研發(fā)階段。1995 年，中國工程物理研究院電子工程研究所從率先在國內開始釩電池的研制。先后研制成功了 500W、1000W 的釩電池樣機，成功開發(fā)了 4 價釩溶液制備、導電塑料成型及批量生產(chǎn)、電池組裝配和調試等技術。
2002 年，釩鋼龍頭企業(yè)攀枝花鋼鐵公司以深化資源利用為目的，與中南大學合作介入了釩電池的研發(fā)。國家政策推動，我國釩電池逐步進入商業(yè)化初期。2001 年，VRB Power Systems 公司開始在南非、日本、美國等國家建立 VRB 系統(tǒng)電站，開始進行商業(yè)化運營。2002 年，VRB Power Systems 開始大范圍內推廣全釩液流電池儲能系統(tǒng)，承接一系列工程項目。
2009 年，中國普能實現(xiàn)對全球最大釩電池公司 VRB Power Systems 公司的資產(chǎn)收購，包括其擁有或控制的所有專利、商標、技術秘密、設備材料等。此外，VRB Power Systems公司的核心技術團隊加入合并后的公司。
3. 我國釩電池儲能業(yè)務已初步商用
3.1. 釩電池應用項目規(guī)劃
近年來，我國儲能裝機量迅速增長，釩電池相關儲能項目也取得大量進展。以釩電池為代表的液流電池，2019 年裝機規(guī)模為 20MW，2020 年裝機規(guī)模達 100MW，釩電池裝機量增長迅速。目前我國釩電池滲透率 1%左右，未來發(fā)展前景廣闊。
我國釩液流電池已實現(xiàn)在智能電網(wǎng)、通信基站、偏遠地區(qū)供電、可再生能源及削峰填谷等項目中的應用。以北京普能為例，目前其釩液流電池儲能應用涵蓋千瓦級至兆瓦級系統(tǒng)。其中千瓦級系統(tǒng)主要由電池模塊/20kWh 儲能系統(tǒng)/40kWh 儲能系統(tǒng)構成，主要應用于實驗室能源存儲、通信基站供電等。兆瓦級系統(tǒng)主要由多個 250kW 標準模塊組成，并涵蓋電堆結構、儲液罐以及電子設備、控制裝置、空調系統(tǒng)等，目前主要應用于電網(wǎng)儲能、削峰填谷等項目。
3.2. 釩電池儲能應用場景
根據(jù)不同儲能應用場景，釩液流電池系統(tǒng)主要分為集裝箱型及建筑物型。小規(guī)模的液流電池系統(tǒng)基本上是集裝箱化，大規(guī)模的能源基地的液流電池系統(tǒng)基本為建筑物化。
此外，德國已出現(xiàn)家用小型釩電池儲能產(chǎn)品，我國家用釩電池產(chǎn)品市場有待突破。德 國 Voltstorage 公司已推出 1.5 kW/ 6.2 kWh 家用釩液流電池產(chǎn)品，配合家用光伏系統(tǒng)即可實現(xiàn)能源自給。目前推出的產(chǎn)品尺寸為 580×580×1406 mm，并且可通過多個產(chǎn)品串聯(lián)提高儲能系統(tǒng)功率與容量。
3.3. 模塊化釩電池堆設計
釩液流電池儲能系統(tǒng)的一個顯著優(yōu)勢是它的模塊性，即系統(tǒng)的功率組件與容量組件可以獨立設計。如兆瓦級系統(tǒng)設計由可多個 250kW 標準模塊組成，VRB-ESS 系統(tǒng)的額定功率由電堆的數(shù)量決定而儲電容量則由電解液的體積決定。如果一套系統(tǒng)需要較高的額定功率或者額外的儲電容量，那么簡單地增加電堆數(shù)量或者添加電解液就可以解決了。
4. 政策推動釩電池高速發(fā)展
根據(jù)發(fā)改委、能源局《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》提出的主要目標：到2025 年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉變。標準體系基本完善，產(chǎn)業(yè)體系日趨完備，市場環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟，裝機規(guī)模達 30GW 以上。新型儲能在推動能源領域碳達峰碳中和過程中發(fā)揮顯著作用。
到2030 年，實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。新型儲能核心技術裝備自主可控，技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)水平穩(wěn)居全球前列，標準體系、市場機制、商業(yè)模式成熟健全，與電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)深度融合發(fā)展，裝機規(guī)?；緷M足新型電力系統(tǒng)相應需求。新型儲能成為能源領域碳達峰碳中和的關鍵支撐之一。
以 2025 年電化學儲能累計 30GW 計算，預計 2025 年釩電池新增裝機達 1.7GW，新增滲透率達 20%；至 2025 年釩電池累計裝機 4.3GW，累計滲透率達 14%。隨著釩電池商業(yè)化推廣政策的提出，預計釩電池滲透率在未來幾年內將逐步提升，并在 2025 年達到新增裝機 20%滲透率，以實現(xiàn)國家 2025 年新型儲能技術裝機規(guī)模 30GW 的要求。釩電池累計裝機 5 年 CAGR 達 112%，釩電池市場前景廣闊。
