躋身零碳風(fēng)口，破解財富密碼。“雙碳”目標(biāo)成為廣泛共識，以光伏為代表新能源迎來裝機擴容、市場井噴的黃金時代。在2022年工商業(yè)、戶用、集中式光伏三分天下的格局中，工商業(yè)分布式光伏新增裝機突破25GW，刷新了年度新增記錄，這意味著光伏又一火熱賽道的開啟。國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故二十五項重點要求（2022年版）》，儲能領(lǐng)域的安全性要求進一步調(diào)高，具有安全性高特點的釩電池進一步引發(fā)市場關(guān)注。

釩電池專業(yè)名稱為全釩氧化還原液流電池，是一種環(huán)保及大容量可深度充放電的儲能電池，利用釩離子在不同氧化態(tài)下的不同化學(xué)勢能保存能量，具有充放電效率高、安全性高的優(yōu)點，容量可以隨著貯液罐的增加而提高，并且，電解液可以循環(huán)使用。

全釩液流電池具有更好的安全性

釩電池的電解液由專門的罐子存放，在泵的作用下將正負(fù)*的電解液輸送到電堆的正負(fù)*。這一結(jié)構(gòu)設(shè)計使得釩電池的容量可調(diào)節(jié)、分開存放的電解液不會發(fā)生反應(yīng)，安全性非常高。

相較于鋰離子電池，全釩液流電池具有更好的安全性。對于鋰離子電池而言，一旦電池內(nèi)部出現(xiàn)短路或工作溫度過高，電解液就*易發(fā)生分解、氣化，進而引發(fā)電池燃燒或爆炸，造成*大的安全隱患。而全釩液流電池的電解液為釩離子的酸性水溶液，在常溫常壓下運行，不存在熱失控風(fēng)險，具有本征安全性。

根據(jù)實證結(jié)果，在理論*SOC下，即便將正負(fù)*電解液直接互混，溫度由32℃升至70℃，全釩液流電池系統(tǒng)不會產(chǎn)生燃燒、起火等風(fēng)險。因此，對于人員密集、規(guī)模比較大、安全性要求較高的儲能場景，全釩液流電池是一種更為安全穩(wěn)定的技術(shù)。

全釩液流電池大規(guī)模發(fā)展的條件已較為成熟

如前所述，隨著新能源逐步成為電力系統(tǒng)的主體，其波動性與間歇性對電網(wǎng)的沖擊將愈發(fā)明顯，現(xiàn)階段儲能系統(tǒng)基本只需要對日內(nèi)、分鐘級/小時級的波動進行平滑，而未來的儲能系統(tǒng)則需要考慮日間甚至季節(jié)間的新能源出力波動。根據(jù)美國桑迪亞國家實驗室的定義，長時儲能是持續(xù)放電時間不低于4小時的儲能技術(shù)，主要針對多小時、跨日乃至跨季的電能轉(zhuǎn)移需求。

長時儲能將成為未來電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分，根據(jù)長時儲能委員會（LDES）與麥肯錫2021年底聯(lián)合發(fā)布的報告，預(yù)計2030年全球長時儲能的裝機規(guī)模將達到4-8TWh，2040年則將達到85-140TWh。

長時儲能的側(cè)重點與現(xiàn)階段的短時儲能存在一定差異，全釩液流電池在長時儲能領(lǐng)域具備較強的比較優(yōu)勢。根據(jù)長時儲能委員會（LDES）與麥肯錫2021年底聯(lián)合發(fā)布的報告，長時儲能應(yīng)具有功率和容量解耦、擴大存儲電量時不需要增加功率、單位儲能成本低、項目建設(shè)周期短、不受地理位臵限制、不依賴稀缺資源等典型特征。由于配套的儲能時長較長，長時儲能在考慮投資成本時更加注重單位能量（每Wh）的投資成本而非單位功率（每W）的投資成本。

因此，長時儲能對功率單元投資成本的接受度相對較高（固定成本可隨著儲能時長的增長而攤?。?，而能量單元則需要具備較低的邊際成本。

全釩液流電池是一種利用釩離子價態(tài)變化實現(xiàn)電能存儲與釋放的電池，具有安全性好、儲能規(guī)模大、壽命長、生命周期性價比高、電解液可循環(huán)使用、環(huán)境友好等優(yōu)點。全釩液流電池作為一種產(chǎn)業(yè)化初期的產(chǎn)品，在國際上并無幾家企業(yè)能提供成熟的商業(yè)化產(chǎn)品。全球范圍內(nèi)全釩液流電池生產(chǎn)企業(yè)主要包括日本住友電工公司、大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司、美國UniEnergy Technologies公司和奧地利Gildemeister公司。

在電池技術(shù)不斷迭代更新、成本不斷下降的情況下，*儲能認(rèn)為，全釩液流電池已經(jīng)具備商業(yè)化開發(fā)條件。目前全釩液流電池是*成熟的液流電池，考慮到液流電池本身優(yōu)勢，全釩液流電池是滿足大規(guī)模儲能產(chǎn)業(yè)化要求較為理想的技術(shù)，其技術(shù)性能與成本也已達到可規(guī)模化發(fā)展的水平。

目前，釩液流電池產(chǎn)業(yè)化的條件日漸成熟，正處于由技術(shù)積累向產(chǎn)業(yè)化邁進的關(guān)鍵時期。盡管全釩液流電池具備技術(shù)優(yōu)勢，不過其商業(yè)化進程較為緩慢。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，全釩液流電池約占液流電池總市場需求的40%，而液流電池占電化學(xué)儲能裝機規(guī)模的10%，據(jù)此推測，全釩液流電池約占電化學(xué)儲能裝機規(guī)模的4%。

國內(nèi)釩電池全面替代鋰電池還有很長的路要走，國家儲能產(chǎn)業(yè)支持政策是整體的，沒有單獨針對釩電池產(chǎn)品。在釩電池發(fā)展領(lǐng)域，現(xiàn)在有很多資本和企業(yè)都想跨進釩電池行業(yè)。雖然國內(nèi)有幾家釩電池示范企業(yè)，但國內(nèi)還沒有一家核心的釩電池企業(yè)以及技術(shù)在主導(dǎo)。國內(nèi)釩電池企業(yè)都是在原有的技術(shù)上延續(xù)，釩電池沒有新的研發(fā)技術(shù)，同時相關(guān)釩電池企業(yè)的凝聚力也不夠。

全釩液流電池行業(yè)發(fā)展前景

隨著儲能發(fā)展帶動釩電池的應(yīng)用滲透率提升，釩有望成為繼鋰鈷鎳之后能源金屬。根據(jù)國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》所制定的目標(biāo)，到2025年新型儲能裝機規(guī)模將達30GW以上，與目前的裝機量相比仍有巨大的空間。釩電池由于其壽命較長，安全性較好，其在儲能領(lǐng)域的滲透率將穩(wěn)步提升，2025年釩電池在儲能領(lǐng)域滲透率有望達到15%-20%。

近年來，我國儲能裝機量迅速增長，釩電池相關(guān)儲能項目取得顯著進展。以釩電池為代表的液流電池，2019年裝機規(guī)模為20MW，2020年達到100MW，釩電池裝機量增長迅速。不過目前我國釩電池滲透率僅為1%左右，未來發(fā)展前景廣闊。

新能源儲能為全釩液流電池的主要應(yīng)用場景

由于電網(wǎng)已成為風(fēng)電發(fā)展的瓶頸，隨著風(fēng)電的爆炸式發(fā)展，風(fēng)電與電網(wǎng)的矛盾將越來越突出，為了減少對電網(wǎng)的沖擊，大幅度提高風(fēng)電場電力的使用率同時賺取巨額的電網(wǎng)峰谷差價，風(fēng)電場將需要配備功率相當(dāng)于其功率10-50%的動態(tài)儲能蓄電池。

對于風(fēng)機離網(wǎng)發(fā)電，則需要更大比例的動態(tài)儲能蓄電池;光伏產(chǎn)業(yè)為全球發(fā)展*快的新興行業(yè)之一。由于鉛酸電池功率、容量、壽命均非常有限，全釩液流電池也應(yīng)用于光伏發(fā)電儲能環(huán)節(jié)。

全釩液流電池同時應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)峰、應(yīng)急發(fā)電裝置、電動車車用電源等領(lǐng)域，新能源儲能為全釩液流電池的主要應(yīng)用場景。

全釩液流電池主要適用于大規(guī)模、長周期的儲能場景

隨著儲能場景日漸多元化，多種儲能技術(shù)并存將成為長期發(fā)展趨勢。目前全球范圍內(nèi)傳統(tǒng)火電裝機仍占據(jù)主體地位，風(fēng)電、光伏的發(fā)電占比僅為10%左右，因此儲能在電力系統(tǒng)中主要起到輔助的作用，用于解決短時間、小范圍的供需不平衡。但長期來看，隨著新能源逐步成為電力系統(tǒng)的主體，儲能的應(yīng)用場景也將持續(xù)拓寬，功率范圍將涵蓋kW級的用戶側(cè)場景到GW級的發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)場景，儲能時長則從秒級、分鐘級、小時級到跨日、跨季不等。考慮到不同場景的儲能需求存在較大差異，未來不太可能出現(xiàn)一種儲能技術(shù)“一統(tǒng)天下”的局面，而是多種儲能技術(shù)并存，共同支撐電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

全釩液流電池在大規(guī)模、長周期的儲能場景中具有廣闊的發(fā)展空間。如前所述，全釩液流電池的主要優(yōu)勢為安全、長壽以及靈活，但在當(dāng)前的技術(shù)水平下，其能量密度、轉(zhuǎn)換效率、初始投資較鋰電池仍有一定差距，因此我們認(rèn)為全釩液流電池的適用領(lǐng)域主要為大規(guī)模、長周期的儲能場景。相較于抽水蓄能，全釩液流電池的選址更為靈活，且建設(shè)周期較短；而相較于鋰電池儲能，全釩液流電池的安全性明顯占優(yōu)，可部署于人員密集的城市場景，單位投資成本則隨著儲能時長的拉長而明顯降低。

目前的國內(nèi)釩電池行業(yè)，從成立時間上來分類，大連融科、北京普能和上海電氣這些老玩家可稱之為先驅(qū)者；偉力得和液流儲能公司為代表的新生力量可稱之為新勢力。新舊兩股力量在技術(shù)、市場的競爭中，攪動著釩電池市場，使之從平靜的湖水逐漸匯入翻涌著巨浪的江河。

液流電池的短板主要是效率和成本，目前的示范系統(tǒng)能效也就是75%左右，但它*大的優(yōu)勢就是長壽命和安全性。

因為全釩液流是水系電池，所以本質(zhì)安全，無爆炸著火隱患；另外它的功率和容量是解耦的，可以靈活獨立設(shè)計，規(guī)模也可以做的比較大，從10千瓦做到百兆瓦，非常適合做長時儲能，只要把電解液罐里電解液的體積加大就可以實現(xiàn)容量增大，儲能時間越長，經(jīng)濟性也越好，因為功率單元可以不變。此外，響應(yīng)速度也好，循環(huán)性能也好，這些都是液流電池的優(yōu)勢，因此它非常適合中長時，甚至超長時儲能。

為什么全釩液流電池的壽命長呢？這是因為這種電池的活性物質(zhì)都儲存在電解液里，電*只是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場所，電*材料本身是不參與反應(yīng)的，不發(fā)生相變，循環(huán)次數(shù)可以達到一萬六千次以上，壽命可以長達25年。而且，電解液可以無限循環(huán)下去，就是說電池過了25年壽命后，電解液仍然可以回收再利用，回收再利用方法很簡單，只要調(diào)平價態(tài)就好，這是因為電解液以釩離子水的狀態(tài)儲存，沒有發(fā)生別的化學(xué)反應(yīng)，與鋰電池回收技術(shù)相比非常簡單，所以我認(rèn)為全釩液流電池在大規(guī)模儲能領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

成本方面，全釩液流電池前幾年比較貴的時候五六千/kWh，現(xiàn)在已經(jīng)可以降到三千以內(nèi)了，未來隨著技術(shù)的進步和產(chǎn)業(yè)鏈的進一步完善還有下降空間。目前五氧化二釩價格基本穩(wěn)定在12萬一噸左右，電解液大概在1200-1300左右，算下來全釩液流電池成本*低可以做到2000多塊錢，考慮到它的超長壽命，所以生命周期經(jīng)濟性還是很有優(yōu)勢的。

此外，中國釩儲量、產(chǎn)量都是世界第一，不會有被卡脖子或者需要海外找礦的問題，我們是可以實現(xiàn)自主可控的。而且，需求量來說，由于釩可以永久循環(huán)利用下去，只要頭20來年保持電解液的投入，后期就可以循環(huán)起來，只需要更新功率單元就可以，所以從整個生命周期來看，它的經(jīng)濟性不是問題。

而且，如果從商業(yè)運營模式上進行創(chuàng)新，電解液變售為租的話，全釩的一次性投資成本還可以下降一半多，也就是才1000元/kWh左右，這就很有成本優(yōu)勢了。目前業(yè)界已經(jīng)開始探索這種模式，對未來全釩的推廣很有推動意義。

液流電池為儲能“量身打造”

液流電池具備兩大核心優(yōu)勢：1）安全：從根本上避免爆燃，2）耐用：活性物質(zhì)衰減緩慢，工作壽命長達15-20年，加之儲能系統(tǒng)一般是靜態(tài)設(shè)施，對重量、體積的要求不高，能量密度并非關(guān)鍵指標(biāo)，使得其尤其適合作為大規(guī)模儲能系統(tǒng)。

全釩液流電池技術(shù)已成熟、綜合性能好，是目前所有液流電池技術(shù)中*成熟、*可能實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的。其除液流電池的普遍優(yōu)點外，還有三項優(yōu)勢：1）環(huán)境友好：全封閉運行，幾乎零排放；2）殘值較高：電解液釩元素不發(fā)生損耗，殘值約70%；3）回收方便：電解液只含單一過渡金屬，容易提取。雖然釩電體積相對鋰電更大，但是戶用儲能釩電產(chǎn)品體積仍有一定競爭性，疊加其安全、高生命周期性價比兩大優(yōu)勢，除大規(guī)模儲能系統(tǒng)外，小型化全釩液流電池同樣能與家用光伏配套使用。

當(dāng)然，從長期看，全釩的經(jīng)濟性不一定是*好的。因此尋找更低成本的活性物質(zhì)一直是我們的目標(biāo)，這些年也陸續(xù)推出了鐵鉻液流電池、鋅基液流電池，在電解液成本上都更有優(yōu)勢，但整個電池技術(shù)較全釩相比不是十分成熟，還有一些關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題有待突破。如果未來獲得突破的話，液流電池技術(shù)的經(jīng)濟性短板將會補上，加上其安全性和長壽命的優(yōu)勢，那它在規(guī)模儲能領(lǐng)域就非常有前景了。

*能源預(yù)計：“到2030年，全釩液流電池儲能系統(tǒng)的功率（千瓦）裝機市場份額將達到30%左右，容量（千瓦時）裝機市場份額將會達到電化學(xué)儲能的50%左右?！?/span>

釩液流電池是大功率、大容量和長時儲能的理想技術(shù)路線，未來有望成為大中型儲能的重要方式。