近日，釩電池概念股持續(xù)走高，以釩為主要資源的企業(yè)股價(jià)也多日漲停，引起行業(yè)關(guān)注。釩電池，即全釩液流電池，是當(dāng)前液流電池中發(fā)展時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最成熟、商業(yè)化程度最高的一種技術(shù)。
滿(mǎn)足中長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求
“全釩液流電池是大規(guī)模、大容量、長(zhǎng)時(shí)、高安全性?xún)?chǔ)能的首選技術(shù)。”中科院大連化學(xué)物理研究所首席研究員張華民表示，“全釩液流電池的電解液為釩離子的稀硫酸水溶液，只要控制好充放電電壓，保持電池系統(tǒng)存放空間通風(fēng)良好，就不存在著火爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。”
根據(jù)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)不同，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)可分別滿(mǎn)足不同的市場(chǎng)需求。大連融科技術(shù)發(fā)展有限公司總經(jīng)理王曉麗表示：“如基于超級(jí)電容的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)，具有短時(shí)大功率的調(diào)節(jié)能力，鋰離子電池適合1小時(shí)-4小時(shí)的儲(chǔ)能需求，而釩電池則更適合于中長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，即4小時(shí)-12小時(shí)的儲(chǔ)能。”
山西國(guó)潤(rùn)儲(chǔ)能科技有限公司技術(shù)總監(jiān)吳志寬向記者介紹：“釩電池與鋰電池不同，液流電池的液體電解質(zhì)儲(chǔ)存在外部?jī)?chǔ)罐中，而不是儲(chǔ)存在每個(gè)電池單元中。由于攜帶能量的電解質(zhì)與發(fā)電堆在物理上是分開(kāi)的，因此液流電池的能量和功率也是分開(kāi)的。”
“全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率由電堆的大小和數(shù)量決定，而儲(chǔ)能容量由電解液的體積決定。”張華民表示，正因這種特性，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，釩電池單位造價(jià)就越低。
除此之外，釩電池作為儲(chǔ)能電池，使用壽命也極具優(yōu)勢(shì)。王曉麗進(jìn)一步表示，釩電池可通過(guò)化學(xué)手段低成本快速恢復(fù)容量衰減。“釩電池本身就是一種壽命超長(zhǎng)的電池儲(chǔ)能裝備，在百分之百充放電循環(huán)下，釩電池充放電循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到2萬(wàn)次以上。同時(shí)，在它的整個(gè)生命周期之內(nèi)，能量保持率可以達(dá)到百分之百。”
產(chǎn)業(yè)鏈日漸國(guó)產(chǎn)化
全氟質(zhì)子交換膜材料是液流儲(chǔ)能電池最核心部件，也是最具難度的核心技術(shù)，被業(yè)內(nèi)稱(chēng)為全釩液流電池的“心臟”和“芯片”。此前，該技術(shù)和產(chǎn)品一直以來(lái)都掌握在少數(shù)外國(guó)公司手中，如今，這項(xiàng)技術(shù)已被國(guó)內(nèi)企業(yè)掌握。
據(jù)江蘇科潤(rùn)膜材料有限公司總經(jīng)理?xiàng)畲髠ソ榻B，該公司自2009年起瞄準(zhǔn)燃料電池和液流電池的方向開(kāi)始做國(guó)產(chǎn)化質(zhì)子膜，如今，其產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)釩電池質(zhì)子交換膜市場(chǎng)的份額已經(jīng)達(dá)到90%。
“公司生產(chǎn)的液流儲(chǔ)能電池在電化學(xué)及力學(xué)性能方面均達(dá)到或超過(guò)進(jìn)口產(chǎn)品，同時(shí)造價(jià)僅相當(dāng)于進(jìn)口產(chǎn)品的1/3。”楊大偉表示，“目前，公司擁有120萬(wàn)平米/年的質(zhì)子膜產(chǎn)能，二期又規(guī)劃了400萬(wàn)平米/年產(chǎn)能的質(zhì)子膜生產(chǎn)基地，將于明年投產(chǎn)。”
此外，釩電池生產(chǎn)商也傾向于自主建設(shè)零部件生產(chǎn)基地，保障供應(yīng)。如國(guó)潤(rùn)儲(chǔ)能建設(shè)有成熟的全氟離子膜生產(chǎn)線，融科儲(chǔ)能則具備關(guān)鍵部件電堆的完整生產(chǎn)線以及全球最大釩電解液生產(chǎn)基地。
降本需擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模
據(jù)攀鋼釩鈦的年報(bào)顯示，2021年，全球釩產(chǎn)量(以V2O5計(jì))為21萬(wàn)噸左右，其中我國(guó)約占全球產(chǎn)量的65%。不過(guò)，釩資源雖然豐富，釩價(jià)卻居高不下。
為此，王曉麗認(rèn)為，釩電池產(chǎn)業(yè)化規(guī)模亟待擴(kuò)大。“在當(dāng)前技術(shù)水平下，釩電池初始投資造價(jià)與鋰電池相比確實(shí)偏高。釩電池產(chǎn)業(yè)剛剛興起，雖然產(chǎn)業(yè)鏈基本完善，但是產(chǎn)業(yè)規(guī)模還沒(méi)有達(dá)到規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)的階段。不過(guò)，無(wú)論從材料、核心電堆還是系統(tǒng)集成的角度，釩電池仍有大量的技術(shù)提升空間，可以預(yù)期在技術(shù)上釩電池仍有一個(gè)較大的降本潛力。”
“電解液的成本約占整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本的70%，由于電解液可再生循環(huán)使用，不需要報(bào)廢處理，因此生命周期的價(jià)格低、經(jīng)濟(jì)性好。”張華民同時(shí)表示，釩電池在電池系統(tǒng)報(bào)廢后除電解液可再生循環(huán)使用外，其他金屬材料、碳材料等，也可以有效利用而不污染環(huán)境。
“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’。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更加安全與可靠，有其專(zhuān)屬的特定市場(chǎng)需求。”吳志寬說(shuō)。
英國(guó)IDTechEx公司報(bào)告認(rèn)為，面向儲(chǔ)能市場(chǎng)的釩液流電池到2031年前后或?qū)⒃谘b機(jī)容量上超過(guò)鋰離子電池。
張華民預(yù)計(jì)：“到2030年，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率(千瓦)裝機(jī)市場(chǎng)份額將達(dá)到30%左右，容量 (千瓦時(shí))裝機(jī)市場(chǎng)份額將會(huì)達(dá)到電化學(xué)儲(chǔ)能的50%左右。”
