目前,全球在可再生能源的研发和利用方面已经取得了重大突破。然而,这个领域仍面临一些挑战,比如太阳能和风能存在着随机性、间歇性和波动性,这对能源供应的可靠性带来了一定的限制。为了提高可再生能源供电的可靠性,储能技术变得至关重要。在众多储能技术中,全钒液流电池正逐渐成为备受关注的技术。
尽管到2022年底,全球新型储能累计装机中只有0.6%是液流储能项目,但一些专家仍然坚信:全钒液流电池有望在未来5年成为储能行业的引领技术。
全钒液流电池是一种以钒(V)的V3+/V2+氧化还原电对的钒离子溶液作为活性物质,并将其储存在储液罐内的负极储能技术。相较于传统储能技术,全钒液流电池具备多项优势。首先,它具备高度安全性,其电解液为钒离子的酸性水溶液,在常温常压下运行,没有热失控风险,且不会出现热累积问题,具有固有的安全性。其次,全钒液流电池拥有长寿命和低衰减特性,电极材料不参与电化学反应,电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应,容量衰减可通过低成本手段进行恢复。在实际应用中,已经有全钒液流电池运行超过9年,其效率和容量均未见衰减的案例。此外,全钒液流电池具有响应速度快、储能上限高且可控等优势,为电力系统提供了多时间尺度、全过程的调控能力。
更重要的是,我国是钒金属生产与消费的重要国家,具备资源的自主可控性。根据统计数据估算,截至2021年底,我国的钒储量规模约为950万吨,占据全球储量的40%。同时,2021年国内钒产量达到7.3万吨,占据全球产量的2/3。因此,无论是从储量还是产能的角度来看,我国对钒资源具备较强的控制能力。此外,钒电解液可以长期循环使用或回收再利用,这意味着我国的钒资源可以充分支持全钒液流电池的大规模发展。
根据《十四五新型储能发展实施方案》,全钒液流电池已经进入商业化初期,并将逐步步入规模化发展阶段。政府政策的推动下,液流电池的渗透率不断提高。根据预测,到2025年,国内钒电池市场的渗透率有望达到15%,装机功率将达到9GW,装机容量将超过36GWh。这表明全钒液流电池在我国市场上具备良好的发展前景。
然而,未来5年全钒液流电池的发展仍面临一些挑战。首先,技术成本较高,限制了其大规模应用。其次,生产技术尚未完全稳定,钒液流电池仍需要解决电解液、离子交换膜等关键材料的问题。这些挑战需要在未来的发展中不断攻克,以实现全钒液流电池真正的商业化应用。
全钒液流电池凭借其独特的优势和潜力,有望在未来5年成为储能行业的风向标。随着技术的不断进步和政策的积极支持,相信全钒液流电池将在能源储存领域发挥越来越重要的作用,为推动可再生能源的大规模应用和普及做出积极贡献。虽然在发展过程中仍面临一些挑战,但无论如何,我们对全钒液流电池充满期待!