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三元锂电被“除名”!钒电池产业腾飞,钒电池VS锂电优势在哪?

三元锂电被“除名”!钒电池产业腾飞,钒电池VS锂电优势在哪?

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7月5日,钒电池概念继续走高,截止收盘,钒电池板块涨超8%,相关的攀钢钒钛、河钢股份涨停,其中攀钢钒钛更是三天三板。消息面上,此前6月29日国家能源局综合司发布《防止电力事故的二十五项重要要求(2022年版)》提出,中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池,而钒电池具备寿命长、规模大、安全可靠等优势,天然适合做储能电池。


1、三元锂电、钠硫电池被除名


近日,国家能源局发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》提出:中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池;选用梯次利用动力电池时,应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估。


这表明,为防范电化学储能电站火灾事故,三元电池和钠硫电池被拦在门外。



储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统,实现双碳目标的关键支撑技术。目前国内储能方案包括抽水储能、压缩空气储能和电化学储能等,电化学储能就是电池类譬如锂离子电池、铅酸电池、或液态金属电池等。


由于抽水蓄能方案的低成本与高安全性,是目前国际上的主流储能方案。


招银国际研报数据显示,抽水储能当前市场份额达86.3%,锂离子电池为11.21%。不过抽水蓄能的缺点也很明显,那就是转换效率较低。电化学储能中锂离子电池转化效率高、能量密度大,在当前主流储能市场份额中也占据一席之地。


但锂离子电池的安全性目前有待商榷。


随着风光发电规模提升,新型电化学储能市场前景广阔。2021年底,中国新型储能累计装机规模只有5.73GW,假设以发改委2025年规模30GW目标计算,年复合增速高达51%!


2、钒电池重回大众视野


钒电池全称全钒氧化还原液流电池,是一种以钒为活性物质呈循环流液态的氧化还原电池。其最大的优点是正负极氧化还原电对使用同种元素钒,电解液在长期运行过程中可再生,避免了交叉污染带来的电池容量难以恢复的问题;全钒液流电池正负极氧化还原电对的电化学反应动力学良好,在无外加催化剂的情况下即可达到较高的功率密度。而且该电池在运行过程中无明显析氢、析氧副反应,具有优良的可靠性。


与锂资源不同的是,中国是钒资源大国,储量居世界首位,2020年中国钒矿产量占全球钒矿总产量的61.63%。国家能源安全有保障,定价权掌握在自己手里。


我国对全钒液流电池的基础研究起步较早。


20世纪80年代末开始研究全钒液流电池技术,中国地质大学及北京大学都建立了全钒液流电池的实验室模型。中国工程物理研究院研制了碳塑电极并开展了全钒液流电池正极溶液的浓度及添加剂对正极反应的影响,1995年研制出500 W、1 kW的样机,拥有电解质溶液制备、导电塑料成型等专利。


2016年国家能源局批复了第一个百兆瓦级全钒液流电池储能调峰电站,规模为200 MW/800 MWh,也是全球最大规模的液流电池储能电站,该电站一期工程(100 MW/400 MWh)于今年2月份进入单体模块调试阶段。


在碳达峰、碳中和大背景下,全钒液流电池储能系统在以新能源为主体的新型电力系统的价值也已逐渐被业界重视,全钒液流电池产业化获得国内企业的高度关注。而且全钒液流电池技术已得到了长足的发展,进入大规模商业示范运行和市场开拓阶段。

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未来,全钒液流电池有望率先成为我国新型电力储能系统的“后备军”。


3、钒电池的优点


钒电池全称为全钒氧化还原液流电池,为液流电池的一种,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。



根据不同储能应用场景,钒液流电池系统主要分为集装箱型及建筑物型,小规模的液流电池系统基本上是集装箱化,大规模的能源基地的液流电池系统基本上为建筑物化。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%的渗透率,以实现国家2025年新型储能技术装机规模30吉瓦时的要求,钒电池累计装机5年年复合增长率达112%,钒电池市场前景广阔。


(1)可以通过添加电解液实现“秒充”!电池容量也可随着电解液的多少及浓度,来自由调整,类似于加汽油。锂电池无法实现。


(2)寿命长,理论上使用寿命可实现无数次。普遍来讲钒电池充放电循环寿命可超10000次;目前运行最大,时长超9年多,实现充放电循环超18000次。这远远超过锂电池使用寿命。


(3)充电放电可随意做到大功率运行,可在瞬间启动,深度放电后且不损伤电池,还不容易出现短路。而锂电池作为固态电池使用寿命是有限的;在过载的情况下,则容易出现短路现象。


(4)钒电池内的电解液无潜在爆炸或着火问题。锂电池则有潜在火灾风险。


(5)电解液可反复利用,无排放污染,维护与操作成本低,是一种绿色环保储能技术。而锂电池使用到一定程度,则需要选择报废处理。


(6)成本低,而且我国钒原材料储量丰富。整体上,除离子膜外其他零部件多以炭材料工程塑料为主,易回收。而锂电池则需要通过贵金属作为电极催化剂。


4、钒电池发展前景空间广阔 渗透率或将逐年提高


随着钒电池储能项目取得显著进展,2021年我国储能市场已出现拐点迹象,钒电池厂家收到的意向订单明显增多。以钒电池为代表的液流电池,2019年装机规模为20MW,2020年达到100MW,钒电池装机量增长迅速。但就目前而言我国钒电池渗透率仅为1%左右,未来市场空间极为广阔。


有专家表示,钒电池技术和成本的“天花板”还很高,需要加快技术提升和产业规模壮大速度,快速满足市场要求。并且钒电池具有长寿命、高安全、容量零衰减等“技术基因”,综合考虑寿命等因素后,度电成本下降一定会是未来的趋势,钒电池具有独特的可比优势。


目前的主流预测,钒电池储能将会在未来五年中出现第一阶段的爆发期,预期2025年钒电池在储能领域渗透率有望达到15%-20%。浙商证券研究所曾测算:2025年中国钒液流电池储能新增14.2GWh,装机功率3.5GW,渗透率20%,对应市场规模297亿元。


来源:国家能源局、同花顺,证券之星,A股灵儿


注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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