中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，《全釩液流電池用電解液技術(shù)條件》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入定稿階段。全釩液流儲(chǔ)能電池目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)作為行業(yè)指導(dǎo)，該技術(shù)條件是產(chǎn)品的綱領(lǐng)性文件，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)全釩電解液標(biāo)準(zhǔn)的空白。
釩電池是新型儲(chǔ)能和高效轉(zhuǎn)化裝置
釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池，是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池,其研究始于20世紀(jì)80年代的澳大利亞新南威爾士大學(xué)。釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括三大部分，電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
釩電池不是普通的電池，而是能夠?qū)⒋笮惋L(fēng)力或太陽(yáng)能等發(fā)電廠的電力儲(chǔ)藏起來的大型儲(chǔ)能電池，也可以形象地稱為“電力銀行”。
業(yè)內(nèi)專家表示，全釩液流電池是一種新型儲(chǔ)能和高效轉(zhuǎn)化裝置,將不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正極和負(fù)極的活性物質(zhì),分別儲(chǔ)存在各自的電解液儲(chǔ)罐中，采用離子交換膜作為電池組的隔膜,電解質(zhì)溶液平行流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，通過雙電極板收集和傳導(dǎo)電流,使存儲(chǔ)在溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
由攀鋼集團(tuán)和無錫尚德共同建設(shè)的我國(guó)西部首個(gè)光伏發(fā)電——釩電池蓄電示范工程竣工投用，標(biāo)志著釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入新的發(fā)展階段。
與其它蓄能電池相比，釩電池使用壽命長(zhǎng)、規(guī)模大、安全可靠。此外，釩電池系統(tǒng)可以進(jìn)行大功率的充電和放電，也可以允許浮充和深度放電。其安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)儲(chǔ)能電池，不易發(fā)生短路，避免因短路而引起爆炸等安全問題。
業(yè)內(nèi)專家表示，釩電池是一種綠色環(huán)保儲(chǔ)能技術(shù)。對(duì)于可再生能源發(fā)電，釩電池是鉛酸電池理想的替代品。
釩電池產(chǎn)業(yè)目前處于發(fā)展啟動(dòng)階段
釩電池的推廣應(yīng)用符合政府所提倡的節(jié)能減排戰(zhàn)略。但我國(guó)釩電池產(chǎn)業(yè)目前仍處于初步發(fā)展階段，在實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的過程中存在諸多投資機(jī)會(huì)。
按照我國(guó)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和近年來電池行業(yè)數(shù)據(jù)的測(cè)算，釩電池所應(yīng)用的風(fēng)電儲(chǔ)能設(shè)備和城市調(diào)峰儲(chǔ)能設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將在16000億元左右，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢(shì)給釩電池產(chǎn)業(yè)帶來了歷史性機(jī)遇。
資料顯示，我國(guó)釩儲(chǔ)量占全球釩儲(chǔ)量的35%，居全球第一位;我國(guó)釩產(chǎn)量占到全球產(chǎn)量的48%，2010年我國(guó)釩產(chǎn)量達(dá)到6.15萬噸，優(yōu)越的資源優(yōu)勢(shì)為我國(guó)發(fā)展釩電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的條件。
同時(shí)，釩資源利用思路對(duì)于改變目前鋼鐵企業(yè)全行業(yè)虧損具有革命性的作用。未來對(duì)釩鈦與金屬伴生礦的冶煉，將從以鋼鐵產(chǎn)品為主，逐漸過渡到鋼鐵與釩鈦產(chǎn)品并重，甚至不排除最終釩鈦成為主產(chǎn)品、鋼鐵成為副產(chǎn)品的可能。
業(yè)內(nèi)專家介紹，釩電池將引導(dǎo)世界純電動(dòng)汽車的電池潮流。我國(guó)已將釩電池列入國(guó)家“863計(jì)劃”備選項(xiàng)目，釩電池具有壽命長(zhǎng)、可重復(fù)放電、可靠性高的特點(diǎn)，完全能滿足建設(shè)智能電網(wǎng)的需求。
發(fā)達(dá)國(guó)家用于電站調(diào)峰和風(fēng)力儲(chǔ)能的釩電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。在日本，大功率的釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已投入使用，并全力推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程。但在我國(guó)，釩電池產(chǎn)業(yè)還處于起步階段。
迎合趨勢(shì)的釩電池將成儲(chǔ)能首選技術(shù)
風(fēng)能等可再生能源具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的非穩(wěn)態(tài)特性，大規(guī)模并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻及電能質(zhì)量均會(huì)帶來不利影響。隨著風(fēng)電裝機(jī)容量占電網(wǎng)電力比例的提高，棄風(fēng)限電現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)。有專家指出，如何提高電網(wǎng)對(duì)于可再生能源的接納能力，減少棄風(fēng)并提高可再生能源利用效率成為今后我國(guó)需要解決的重大問題。
與其它儲(chǔ)能技術(shù)相比，全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)因其使用壽命長(zhǎng)、規(guī)模大、安全可靠等突出優(yōu)勢(shì)，成為規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。2012年，美國(guó)制定的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展規(guī)劃已經(jīng)將全釩液流電池列在首位。
大規(guī)模儲(chǔ)能電池有三個(gè)基本要求：高安全性、生命周期性價(jià)比高及環(huán)境友好。作為當(dāng)前儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性高，在常溫常壓下運(yùn)行時(shí)，電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量能夠通過電解質(zhì)溶液有效排出，再通過熱交換排至系統(tǒng)之外;而且電解質(zhì)溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，系統(tǒng)運(yùn)行安全性高。
正因?yàn)槿C液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)擁有諸多優(yōu)勢(shì)，有業(yè)內(nèi)分析人士表示，全釩液流電池技術(shù)未來在儲(chǔ)能行業(yè)具備無可估量的發(fā)展?jié)摿?，甚至有可能將改變未來的能源格局?
川威集團(tuán)董事長(zhǎng)王勁表示，未來作為清潔能源，釩應(yīng)該是非常好的選擇。與鋰電池相比，釩電池不老化，可以反復(fù)循環(huán)使用，再加上它對(duì)室外條件的要求更加寬泛，低溫或者高溫的情況下，不會(huì)燃燒。
業(yè)內(nèi)專家分析，國(guó)內(nèi)釩電池技術(shù)還沒有實(shí)現(xiàn)全方位的突破，釩電池發(fā)展需要全力推進(jìn)，培植需要過程。
國(guó)內(nèi)釩電池生產(chǎn)企業(yè)開展商業(yè)化布局
在釩電池還未進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段前，擁有釩資源較多的上游原材料公司率先受益，釩資源儲(chǔ)量較多的公司有攀鋼釩鈦、明星電力、西寧特鋼、天興儀表等。
目前，攀鋼與普能集團(tuán)(兼并了全球最大的釩電池公司——加拿大VRB公司)、萬里通公司研發(fā)出了千瓦級(jí)的釩電池產(chǎn)品已經(jīng)批量生產(chǎn)，兆瓦級(jí)的釩電池產(chǎn)品處于商業(yè)化示范階段。
明星電力釩金屬儲(chǔ)量高達(dá)297萬噸，號(hào)稱釩金屬儲(chǔ)量世界第二，亞洲第一;西寧特鋼持有博倫礦業(yè)70%股權(quán)。威斯特礦業(yè)勘查公司以持有的釩礦探礦權(quán)作價(jià)入股博倫礦業(yè)，該釩礦位于肅北蒙古族自治縣七角井礦區(qū)，已探明釩礦石資源量2523萬噸，五氧化二釩資源量19.93萬噸;天興儀表持有鑫地隆礦業(yè)公司70%股權(quán)，公司取得耀嶺河釩礦采礦許可證，該礦釩礦石量1942.39萬噸，V2O5資源量19.93萬噸, V2O5平均品位0.99%。
針對(duì)國(guó)內(nèi)在釩電池領(lǐng)域的萌芽狀況，中策資本集團(tuán)憑借在礦產(chǎn)能源領(lǐng)域的廣泛投資，在徐州、南陽(yáng)等地建立了釩電池原材料生產(chǎn)基地，并在國(guó)內(nèi)最大的風(fēng)力發(fā)電基地玉門建立了風(fēng)、光、電儲(chǔ)一體化的國(guó)家級(jí)示范基地。該集團(tuán)引進(jìn)了日本、韓國(guó)釩電池新技術(shù)，再進(jìn)行吸收、消化和創(chuàng)新，組建了中日韓工程技術(shù)聯(lián)合研發(fā)中心，在多個(gè)國(guó)家申請(qǐng)專利。
釩電池關(guān)鍵領(lǐng)域研究獲突破
釩原料的純度對(duì)釩電解液和電池的性能影響很大,因此往往采用高純度的釩原料,增加了全釩液流電池的成本。如何使用價(jià)格低廉的釩原料獲得高性能的釩電解液，將是全釩液流電池電解液研究的方向。
中科院大連化物所、工程物理研究院電子工程研究所等科研機(jī)構(gòu)推進(jìn)釩電池技術(shù)研發(fā)，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)已擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。近期，中科院大連化物所研究員張華民、李先鋒帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，在液流電池非氟多孔離子傳導(dǎo)膜研究方面取得新進(jìn)展。研究將交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)引入非氟多孔離子傳導(dǎo)膜孔結(jié)構(gòu)中，大幅度提高了非氟多孔離子傳導(dǎo)膜在液流電池運(yùn)行環(huán)境下的選擇性和穩(wěn)定性，開發(fā)的膜材料在液流電池環(huán)境下可連續(xù)運(yùn)行超過6000次循環(huán)，性能穩(wěn)定。
然而，有專家表示，釩電池也有不少弱點(diǎn)。由于受四種價(jià)態(tài)釩化合物溶解度的影響，能量密度低是全釩液流電池的最大弱點(diǎn)。釩電池正極液中的五價(jià)釩在靜置或溫度高于45攝氏度的情況下易析出五氧化二釩沉淀,而電堆在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中電解液溫度很容易超過45攝氏度。其次,石墨極板要被正極液刻蝕,如果用戶操作不當(dāng)，一次充電就能讓石墨板完全刻蝕，電堆只能報(bào)廢。正常使用情況下,每隔兩個(gè)月就要由專業(yè)人士進(jìn)行維護(hù),高頻次的維護(hù)費(fèi)錢費(fèi)力。
