近日，國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的全釩液流電池光儲(chǔ)用一體化項(xiàng)目——10兆瓦光伏+10兆瓦/40兆瓦時(shí)全釩液流電池儲(chǔ)能一期項(xiàng)目在湖北棗陽(yáng)竣工投運(yùn)。而在去年12月，武漢市臨空港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)也宣布將投資60億元建設(shè)湖北第一座百兆瓦級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電站項(xiàng)目。除湖北外，湖南、四川、遼寧、江蘇等各省市區(qū)也都有全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的落地計(jì)劃。
作為儲(chǔ)能領(lǐng)域里的新秀，全釩液流電池緣何受到如此多的關(guān)注?未來(lái)全釩液流電池發(fā)展前景如何?為此，記者采訪了多位業(yè)內(nèi)人士。
安全、可回收優(yōu)勢(shì)明顯
全釩液流電池利用不同價(jià)態(tài)釩離子之間的相互轉(zhuǎn)化，通過(guò)儲(chǔ)存、釋放化學(xué)能從而實(shí)現(xiàn)充放電的過(guò)程。與目前儲(chǔ)能電站的主流電池——使用非水電解液的鋰電池不同，由于全釩液流電池電解質(zhì)離子存在于水溶液中，發(fā)生過(guò)熱、爆炸的可能性大大降低，液流電池的安全性能讓其在電池領(lǐng)域脫穎而出。
“坦率地講，鋰電池仍面臨著安全性問(wèn)題的挑戰(zhàn)。鋰電池導(dǎo)致的爆炸事故不僅是經(jīng)濟(jì)損失的問(wèn)題，也可能帶來(lái)嚴(yán)重的人身傷害。”中科院大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)能技術(shù)研究部部長(zhǎng)張華民表示，“但全釩電池是稀硫酸和釩的水溶液，只要管理得當(dāng)就不存在爆炸的危險(xiǎn)。”
北京普能世紀(jì)科技有限公司在全國(guó)多地建有全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，該公司亞太區(qū)經(jīng)理匡楨仁告訴記者，“與鋰電池相比，全釩液流電池的特點(diǎn)很突出。最大的特點(diǎn)是安全，全釩液流電池可以做到兆瓦級(jí)、百兆瓦級(jí)，在電動(dòng)汽車(chē)的規(guī)模上做鋰電池比較適合，但是做大了就沒(méi)那么安全。”
同時(shí)，張華民指出，全釩液流電池另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，其電解液在廢棄回收處理后，能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)利用。近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張，大量報(bào)廢的鋰電池由于含有重金屬鎳與鈷，需要進(jìn)行大規(guī)模的環(huán)?；厥仗幚?，這也成為了行業(yè)內(nèi)亟需解決的問(wèn)題。但全釩液流電池的充放電主要是釩離子價(jià)態(tài)變化，張華民指出，“電解液在充放電不會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)，也不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染物，回收經(jīng)過(guò)處理后仍有利用價(jià)值，相當(dāng)于是‘半永久’、可以保值的產(chǎn)品。”
值得一提的是，除安全、可回收等優(yōu)勢(shì)外，全釩液流電池生命周期相對(duì)更長(zhǎng)，目前所建儲(chǔ)能電站使用壽命均可達(dá)15年左右。“全釩液流電池儲(chǔ)能電站建設(shè)成本更高，但度電成本可能比鋰電池更低。”匡楨仁說(shuō)。
原料成本飄忽不定
盡管全釩液流電池優(yōu)勢(shì)突出，但釩作為一種稀有金屬，其原料成本目前是限制全釩液流電池發(fā)展的主要影響因素。據(jù)了解，釩通常在地殼中以化合物的形態(tài)存在，主要分布地區(qū)為中國(guó)、俄羅斯與南非，其中我國(guó)釩礦資源占全球總量的1/3左右。“以材料掌握度來(lái)看，全釩液流電池的關(guān)鍵材料釩，中國(guó)具有礦場(chǎng)產(chǎn)地優(yōu)勢(shì)，因此有開(kāi)發(fā)的價(jià)值。 ”咨詢(xún)機(jī)構(gòu)Energy Trend研究經(jīng)理呂理舜說(shuō)。
事實(shí)上，釩的應(yīng)用也相對(duì)廣泛，其最主要的應(yīng)用則是在鋼鐵行業(yè)中，作為鐵的合金元素可提高鋼材的堅(jiān)硬程度。早在2012年，國(guó)家發(fā)改委便印發(fā)《釩鈦資源綜合利用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，其中就提出要提高資源利用水平、淘汰落后產(chǎn)能的要求。
“2018年釩的表現(xiàn)非常突出，一度漲到了2017年價(jià)格的5、6倍。”匡楨仁說(shuō)。之所以出現(xiàn)如此大幅的增長(zhǎng)，業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，一是因?yàn)?018年國(guó)家提高了鋼材標(biāo)準(zhǔn)，原料釩的需求有大幅提高;二是由于國(guó)家環(huán)保政策“一刀切”，部分釩礦由于達(dá)不到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)從而關(guān)停，導(dǎo)致釩的供應(yīng)量也有所下滑。
據(jù)記者了解，目前釩電解液成本占全釩液流電池儲(chǔ)能電站成本的60%以上，“如果釩價(jià)能夠回到正常水平，對(duì)降低成本來(lái)說(shuō)將十分重要。”但釩價(jià)上漲也帶動(dòng)了釩礦開(kāi)發(fā)商的積極性，從市場(chǎng)來(lái)看，釩供應(yīng)量于近期已有所回升，匡楨仁表示，“2018年底至今釩價(jià)已經(jīng)出現(xiàn)了下降，預(yù)測(cè)認(rèn)為2019年釩價(jià)會(huì)繼續(xù)向下走，但未來(lái)仍需要看政策和市場(chǎng)的綜合表現(xiàn)。”
產(chǎn)業(yè)鏈形成仍需時(shí)日
資料顯示，近年來(lái)全釩液流電池度電成本已出現(xiàn)了顯著下降，2015年全釩液流電池儲(chǔ)能電站度電成本約為4500元左右，有預(yù)測(cè)認(rèn)為，到2020年度電成本有望降低至2000元。隨著電池成本下降，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，全釩液流電池距離規(guī)?；l(fā)展還有多遠(yuǎn)?
“全釩液流電池的研究開(kāi)發(fā)時(shí)間相對(duì)比較短，目前國(guó)家對(duì)液流電池的支持力度也相對(duì)較小，從科研經(jīng)費(fèi)、產(chǎn)業(yè)扶持角度來(lái)看，國(guó)家對(duì)全釩液流電池投入遠(yuǎn)小于對(duì)鋰電池的投入。要形成像鋰電池一樣，從材料到應(yīng)用完整的產(chǎn)業(yè)鏈仍需要時(shí)間。”張華民坦言。
另外，記者了解到，受限于釩在水中的溶解度，相較于鋰電池和另一儲(chǔ)能“熱點(diǎn)”全固態(tài)電池，全釩液流電池始終存在能量密度低的劣勢(shì)。電解質(zhì)水溶液導(dǎo)致電池體積相對(duì)更大，需要配套復(fù)雜的管道系統(tǒng)，因此液流電池不適合電動(dòng)汽車(chē)等移動(dòng)裝置，僅限于固定式儲(chǔ)能。
盡管應(yīng)用仍受到限制，多位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家均對(duì)其表示了信心。“如果加大投入，全釩液流電池從性能、成本控制上仍有很大的發(fā)展空間，遠(yuǎn)沒(méi)有觸到‘天花板’。”張華民說(shuō)。呂理舜也認(rèn)為，在低溫或者極高溫的環(huán)境下，全釩液流電池比鋰電池及鉛酸電池將更加安全與可靠，仍舊有其專(zhuān)屬的特定市場(chǎng)需求。
