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钒电池进展最新消息(2022年钒电池储能最新消息)

伴随着人类对环境保护的日渐重视,风能、太阳能等可再生能源成为了目前社会发展的重点。但由于这些能源具有不连续、不稳定等特性, 对并网使用造成了诸多不便, 储能技术成为解决此问题的关键所在。钒液流电池因具有储能容量大、充放电次数长、能量效率高、性价比高、环境友好等优点而备受关注, 在储能领域有巨大的商业前景。

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风能、太阳能等可再生清洁能源在本世纪以来已得到长足发展。目前全球风电总装机约743GW ,2020年全球新增风电装机93GW,同比增长53%,据测算,未来五年将有469GW新增风电装机。要想在本世纪中叶实现碳中和目标,在2030年后,风电发展将需要进一步提速,每年新增需要达到280GW。美国能源信息管理局(EIA)预测:到2050年,可再生能源将占全球发电量的49% 。2020年中国风电、太阳能累计发电量7270亿千瓦时,风电、太阳能累计发电量占全部发电量的比重为9.5%。到2030年,我国风能、太阳能发电装机规模从现在的5亿千瓦增加到16亿千瓦,新增11亿千瓦。由于风能、太阳能等可再生能源存在供应间歇性问题,可以储存过剩的能源并在需求大于供应时提供能源的储能系统成为了解决这一问题的关键。因此,“新能源+新型储能”是实现双碳目标的主要途径,其中,储能是关键核心技术。

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绿色能源发展需求

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大规模储能技术要求

对大规模储能技术的要求主要包括以下几个方面:

(1)高安全性:由于系统功率和容量大,发生安全事故造成的危害和损失大,因此大规模储能技术的首要要求是安全可靠;

(2)生命周期的性价比,大规模储能技术需拥有良好的经济性,否则难以在市场上形成大规模应用;

(3)生命周期的环境负荷小,环境友好的技术是低碳社会的重要需求,储能系统报废后,对环境的影响要小。

早在上世纪八十年代初,澳大利亚新南威尔士大学Marria Kazacos教授就已提出钒液流电池的概念,后经过多年的研究,钒电池技术现已较为成熟,钒液流电池(VFB)是一种氧化还原液流电池,通常使用溶解在硫酸水溶液中的钒离子作为电解液,使用硫酸溶液中的钒氧化还原偶联作为电解质,由质子交换膜隔开,作为正极和负极电解质存储在电解液储槽中,电解液出出管与电堆分开设计。

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钒液流电池原理图

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钒电池技术优势

钒电池具有以下技术优势:

(1)功率和容量可独立设计,尤其适合大规模储能;储能容量大:100skWh– 100sMWh; 输出功率大:10skW— 100sMW;

(2)能量效率高、充放电性能好、循环寿命长;能量效率可达80%, 可深度放电,循环次数>13000;

(3)启动和响应速度快:无相变化, 充、放电切换只需0.02秒;

(4)使用寿命长,可达15~20年;

(5)安全性好;

(6)常温封闭运行,电解液可半永久使用、性价比高;

(7高度模块化设计,可以实现对不同的组件简便的退役和回收;

(8)受钒离子溶解度所限,钒液流电池的比能量低。

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钒液流电池成本分析(以五氧化二钒的价格8万元/吨计)

钒液流电池技术趋于成熟,原材料五氧化二钒的价格如今已趋于稳定,钒液流电池制造成本价格大幅度下降,电网需要的长时储能(8小时以上)的初次投资成本也会低于锂离子电池,这些技术创新为钒电池的扩大应用创造了条件。由于VFB在成本、效率和安全等方面具有的突出优点,其有望成为未来国内外大规模储能技术的首选,在储能领域有广阔发展前景。

钒电池现状及未来需求

近年来,钒液流电池储能技术在全球得到了较快发展。目前,全球钒液流电池储能累计装机约800MWh, 75%的钒电池项目是近几年建设的,其中中国约占60%。我国具有极其丰富的钒储量,钒矿储量约950万吨,占世界已知总储量的43%,居世界第一位,优越的资源禀赋为我国发展钒电池产业创造了得天独厚的条件。2016年,国家批复大连市建设200MW/800MWh大型全钒液流电池储能调峰电站示范项目,这是目前全球最大的钒电池储能电站。2017年,钒液流电池储能产业化技术正式列入国家《能源技术创新“十三五”规划》并推广实施。2020年,中国新疆、湖南、内蒙、河南、江西、安徽和青海等省陆续颁布了新能源配置储能优惠政策,对钒电池大规模商用形成了利好支撑,钒电池项目相继在新疆、福建、辽宁等地落地投运。我国全钒液流电池技术完备,产业发展全球领先,拥有全球领先的钒液流电池技术服务企业,已形成了包括液流电池批量生产、模块设计制造、系统集成控制在内的全产业链钒液流电池自主知识产权体系。

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全球钒电池累计装机情况及发展需求

2020年,中国新增投运电化学储能1500MW,其中,锂离子电池占97.7%,铅蓄电池占2.0%,液流电池占0.2%,即新增投运的钒液流电池为3MW。2021年据估测新增钒液流电池130~150MW,比2020年的3MW增加40多倍。根据中关村储能联盟预测,2025年,新增运营电化学储能为11.4GW,其中VFB将占比大约在30%左右,即2025年,VFB装机容量在大约为3~4GW。国家发改委、国家能源局2021年7月正式印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,明确到2025年新型储能装机规模达30GW以上,未来五年将实现新型储能从商业化初期向规模化转变,到2030年实现新型储能全面市场化发展。2021-2025年,钒电池的市场占有率有望从目前的1%左右提升到20%-25%,钒电池在储能领域迎来第一阶段爆发期,中国将消耗约25万吨V₂O₅。

在当前全球各国均大力发展绿色低碳能源的背景下,大容量、高寿命、可回收性强的钒电池储能系统可以在可再生能源的应用中发挥重要作用,同时其在未来多种储能应用场景中均可以占据较大市场空间,具有极佳的市场发展价值。

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