钒电池:钒电池安全性能和生命周期性价比突出,是大模储能的最佳选择,未来发展前景广阔
钒电池全称为全钒氧化还原液流电池 (Vanadium Redox Battery,VRB),为液流电池的一种,是一种基于金属钒元素的氧化还原的电池系统,其电解液是不同价态的钒离子的硫酸电解液。根据电化学反应中活性物质的不同,液流电池可分为钒液流电池、锌基液流电池、铁铬液流电池等。其中全钒液流电池,寿命长、规模大、安全可靠的优势尤为突出,成为规模储能的首选技术,在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有广阔的应用前景。
钒电池的正、负极活性物质分别存在于正、负极电解液中,充放电时无其他电池常有的物相变化,可深度放电而不损伤电池;在充放电过程中,作为活性物质的钒离子仅在电解液中发生价态变化,不与电极材料发生反应,不会产生其他物质,经长时间使用后,仍然保持较好的活性。因此,钒电池电池使用寿命长。 全钒液流电池充放电循环次数在10000次以上,部分可达20000次以上。
目前钒电池储能的初装成本高,但由于钒电池循环寿命长,从全生命周期来看,钒电池储能的成本低于锂电池成本。我们对具备完整投资数据的钒电池项目 和锂电池储能项目的成本进行了对比。若按全生命周期计算,钒电池的成本在0.3-0.4 元/Wh,已经低于锂电池的成本(0.5 元/Wh 左右)。
我国钒电池相关技术储备充足,工业应用前景广阔。钒电池相关研究源于1984 年UNSW对 2/3价与4/5价钒离子电对在氧化还原电池中的应用,并于1988年开始进入工业研发阶段。1995年,中国工程物理研究院电子工程研究所从率先在国内开始钒电池的研制。先后研制成功了500W、1000W的钒电池样机,成功开发了4价钒溶液制备、导电塑料成型及批量生产、电池组装配和调试等技术。2002年,钒钢龙头企业攀枝花钢铁公司以深化资源利用为目的,与中南大学合作介入了钒电池的研发。 国家政策推动,我国钒电池逐步进入商业化初期。2001年,VRB Power Systems公司开始在南非、日本、美国等国家建立VRB系统电站,开始进行商业化运营。2002年, VRB Power Systems开始大范围内推广全钒液流电池储能系统,承接一系列工程项目。 2009年,中国普能实现对全球最大钒电池公司VRB Power Systems公司的资产收购,包 括其拥有或控制的所有专利、商标、技术秘密、设备材料等。此外,VRB Power Systems 公司的核心技术团队加入合并后的公司。
整个钒电池储能系统主要由电堆、电解液、逆变器、智能控制、储罐、集装箱、管泵阀传感器几部分构成。钒电池最主要的核心部件就是电堆和电解液,其中电解液的成分一般为五氧化二钒,也是整个钒电池系统中钒产品的主要用途。
据IRENA,钒电池成本主要分为电堆、电解液与周边设备成本三大块。电堆和电解液是主要成本,合计占比达到75%左右;其中,钒电解液成本约占40%, 电堆成本约占35%,其他构件成本占比25%左右。
与其他新型储能技术相比,全钒液流电池具有很多明显优势,主要包括:安全性好、寿命长、能量效率高、均一性好、容量大、功率-容量独立、响应速度快、选址灵活、资源丰富、环境友好。这些独特优势,尤其是本征安全性和超长的寿命,使得全钒液流电池技术自发明之初就被定位是一种有前景的储能技术。在光伏、风电等新能源产业迅猛发展的今天,全钒液流电池作为其配套储能设施具有重要优势,也可作为电网“削峰 填谷”之用的大规模储能装置。
从储能最终客户角度来看,作为新能源配套的供电侧基础设施,储能设施的底线是安全。参考我国核电项目批复的节奏,一旦能源设施的安全性出现疑问,相应的建设进度将大幅放缓。锂电池虽然在当下具有一定成本优势,但不论是三元还是铁锂结构 均反复出现安全性事故。8月24日,国家发改委、国家能源局下发《电 化学储能电站安全管理暂行办法(征求意见稿)》,国家主席对储能电的安全管理做出重要指示:要进一步加强对电化学储能电站的安全管理,将安全作为电化学储能的核心要求。而钒电池由于其物化性质,安全 全面占优,且其成本能够随着规模化生产和技术进步而逐渐下降。从安全性和成本两个角度分析,我们认为钒电池将成为电化学储能的主要方式。
全生命周期看,钒电池的成本较低。全生命周期看,钒电池成本优势明显。以襄阳500MWh全钒液流电池储能项目与福建省莆田市500MWh锂电池储能项目作为对比,不考虑电解液的回收,全钒液流电池全生命周期成本在0.72元/kwh,而锂电池全生命周期成本在0.8元/kwh;若考虑电解液的回收,假设电解液成本占比41%且能够80%回收,则钒电池的全生命周期成本为0.48元。随着钒电池技术的进步及规模化生产,机构认为钒电池电堆成本将持续下降,未来钒电池将会成本储能的最佳选择,推动储能达到经济性。
此外,根据发改委、能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出的主要目标:到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。
机构预计2025年钒电池新增装机达1.7GW,新增渗透率达20%;至2025 年钒电池累计装机4.3GW,累计渗透率达14%。随着钒电池商业化推广政策的提出,预计钒电池渗透率在未来几年内将逐步提升,并在2025年达到新增装机 20%渗透率,以实现国家2025年新型储能技术装机规模30GW 的要求。钒电池累计装机5年CAGR 达112%,钒电池市场前景广阔。
龙佰集团公告,为了进一步做大做强钪钒产业,加强公司在钪、钒、电池材料方面的产业链优势,原则上由公司控股子公司湖南东钪或湖南东钪下属子公司投资10.8亿元建设钪钒新材料产业园项目。另外,公司同日公告,拟以1亿元至2亿元回购股份,用于实施股权激励或员工持股计划,回购股份的价格为不超过32.1元/股(含)。
四川省经济和信息化厅材料工业处处长卿家胜介绍,四川具有清洁能源可开发潜力大、钒钛产业基础较好的优势,针对当前形势下钒电池储能初期投资大、企业单方面资金压力大、应用推广不足等问题,四川提出开展应用试点示范、强化技术自主创新、扩大钒制品生产供给、推动产业降本增效、加快打造产业集群、培育完善标准品牌等6项举措。“下一步,我们将开展钒电池储能应用试点示范,加快关键核心技术攻关,扩大储能用钒制品生产规模,建立健全钒电池储能技术标准体系,构建上中下游产业链、供应链,发展稳定、配套完善的产业集群,打造国内领先的钒电池储能产业基地。”(新华网)
全钒液流电池在储能领域的特点包括长寿命、高能量密度、快速充放电能力、深度放电能力、环保性和低维护需求。今日重要性:✨
存储芯片是半导体产业中的重要组成,长江存储是我国存储领域的领先企业。
预计后续规模效应释放将持续带来系统成本降低。
近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋团队开发出70kW级高功率密度全钒液流电池单体电堆。该单体电堆体积功率密度由目前的70kW/m3提高至130kW/m3,在体积保持不变的条件下,功率由30kW提高至70kW,成本较目前的30kW级电堆降低40%,有望助推全钒液流电池的商业化进程。(中国科学报)
我国首个由铁铬液流、飞轮、锂电三种形式组成的混合储能项目今天在内蒙古霍林郭勒正式投运,为当地清洁电力消纳增添了新动能。国家电投内蒙古储能项目负责人张玉江表示,铁铬液流电池充放电可达20000次以上,是锂电池的3倍左右,堪称“平地抽水蓄能”。它和飞轮储能、锂电储能三种形式的储能同时投运在国内尚属首例,其目的是通过不同形式储能效果应用,在实际运行过程中积累实证经验和数据,探寻符合各地生产生活用电的储能方式,为能源行业储能技术应用提供可复制的示范案例。(央视)
国家发展改革委能源研究所研究员崔成在经济日报撰文称,在加强天然气调峰电站建设、煤电调峰改造等的基础上,进一步加大抽水蓄能电站的建设力度,加快化学储能技术研发,并尽早实现商业化。储能技术已成为制约光伏等可再生能源发展的主要瓶颈。除传统的抽水蓄能、化学储能技术之外,加强高效重力储能、液流储能、固态储氢等新型储能技术研发及示范应用也很重要。此外,加快第四代核电机组的技术研发和商业化应用也是未来的主要应对措施之一。
昆仑万维回复深交所关注函:股东李琼将本次减持股份税后所得的50%,即5.18亿元借款给公司,公司已于2023年8月7日收到5.18亿元,借款资金的使用不存在限制。此外,本次控股子公司北京绿钒与承德燕北的合作符合公司现阶段发展状况及未来规划,为公司长期发展储备了新的增长点,符合全体股东的利益。
昆仑万维日前公告称,控股子公司北京绿钒将和承德燕北合作成立钒电池电解液制造合资公司。深交所要求昆仑万维结合公司主营业务、对外投资情况等,详细说明北京绿钒与承德燕北的合作背景、目的与具体合作方式,与公司现阶段发展状况及未来规划是否匹配。结合当前公司生产经营情况、流动性情况及本次合作所需资金来源等,说明公司是否资金状况等条件不足以支持相关项目开发等风险。
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