钒储能的前景和应用
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钒储能的前景和应用
钒电池(简称VRB)是一种新型清洁能源存储装置，经过美国、日本、澳大利亚等国家的应用验证，与目前市场中的铅酸蓄电池、镍氢电池相比，具有大功率、长寿命、支持频繁大电流充放电、绿色无污染等明显技术优势，主要应用于再生能源并网发电、城市电网储能、远程供电、UPS系统、海岛应用等领域。钒电池是能源存储技术的一次重大革命，有望突破新能源产业发展的瓶颈问题，成为储能系统的主要电池材料。
（钒电池的工艺流程）
为何钒电池能改变未来储能电池格局？这是因为钒电池储能技术具有能量转换效率高、循环寿命长、安全环保等突出特点，是用作太阳能、风能发电过程配套的优良储能装置，还可以用于电网调峰，提高电网稳定性，保障电网安全。
一、目前钒储能在世界上的应用举例
除了美国，日本、澳大利亚等多家国外企业已经开始布局钒电池市场。日本用于电站调峰和风力储能的钒电池发展迅速，大功率的钒电池储能系统已投入使用，并全力推进其商业化进程。澳大利亚钒业公司正通过其子公司VSUN能源公司推进为澳大利亚住宅市场开发钒氧化还原流电池的计划。
在中国，钒电池产业虽处于起步阶段，但是近两年的发展速度也不容易小觑。由上海电气储能公司设计研发的国电投集团黄河上游水电公司液流电池储能项目、汕头智慧能源液流电池储能项目、常德10kW/60kWh液流储能系统等钒电池储能项目已实现并网。
2021年3月15日，北京普能世纪科技有限公司该公司成功签署一项框架协议，将在湖北省襄阳市部署一个100兆瓦（MW）太阳能光伏（PV）和100兆瓦（MW）/500兆瓦时（MWh）全钒液流电池集成电站项目。该协议还包括建造首期年产50兆瓦及计划总产能达1000MW全钒液流电池VRB-ESS®的"吉瓦工厂"制造工厂，以及一个全钒液流电池智慧能源研发研究院。
丰宁全钒液流电池风储示范项目是目前河北省内规模最大、承德域内首个全钒液流电池储能项目，项目建设规模2MW/8MWh，风电场项目规划装机容量100MW，采用单机容量为2.5MW的风力发电机组，共安装40台风电机组。接入柔性直换流站后，能充分发挥负荷调节和区域稳定协调控制作用，为破解风能、光能大规模开发利用难题提供了宝贵的“中国方案”。
那么钒电池到底有什么优点让企业和政府趋之若鹜？
二、钒电池的优点
1、电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆大小，容量只取决于电解液储量和浓度，设计非常灵活；当功率一定时，要增加储能容量，只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可，而不需改变电堆大小；可通过更换或添加充电状态的电解液实现“瞬间充电”的目的。可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站，适应性很强。通过增加单片电池的数量和电极面积，即可增加钒电池的功率，目前美国商业化示范运行的钒电池的功率已达6兆瓦。
2、充、放电性能好，可以进行大功率的充电和放电，也可以允许浮充和深度放电。对铅酸蓄电池来说，放电电流越大，电池的寿命越短；放电深度越深，电池的寿命也越短。而钒电池放电深度即使达到100%，也不会对电池造成影响。而且钒电池不易发生短路，这就避免了因短路而引起的爆炸等安全问题。由于钒电池的电极催化活性高，且正、负极活性物质分别存储在正、负极电解液储槽中，避免了正、负极活性物质的自放电消耗，钒电池的充放电能量转换效率高达75%以上，远高于铅酸电池的45%。
3、可充放电次数极大，理论上寿命是无数次。充放电时间比为1：1，而铅酸电池是4：1。而且钒电池充、放切换响应速度快，小于20毫秒，非常有利于均衡供电。
4、能量效率高，直流对直流能量效率可以达到80%以上，而铅酸电池只有60%左右。钒电池组中的各个单位电池状态基本一致，维护简单方便。 5、选址自由度大，占地少，系统可全自动封闭运行，不会产生酸雾，没有酸腐蚀。电解液可反复利用，无排放，维护简单，操作成本低。是一种绿色环保储能技术。因此对于可再生能源发电，钒电池是铅酸电池理想的替代品。
6、由于钒电池的正、负极活性物质只分别存在于正、负极电解液中，充放电时无其它电池常有的物相变化，可深度放电而不损伤电池，电池使用寿命长。目前加拿大商业化示范运行时间最长的钒电池模块已正常运行超过9年，充放循环寿命超过18000次，远远高于固定型铅酸电池的1000次。
7、钒电池堆里充满电解液可在瞬间启动，在运行过程中充放电状态切换只需要0.02秒，响应速度1毫秒。
8、钒电池无潜在的爆炸或着火危险，即使将正、负极电解液混合也无危险，只是电解液温度略有升高。
9、除离子膜外，钒电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富，易回收，不需要贵金属作电极催化剂，成本低。
三、钒电池的新应用范围
钒电池的应用领域十分广阔：如可作为大厦、机场、程控交换站备用电源；可作为太阳能等清洁发电系统的配套储能装置；为潜艇、远洋轮船提供电力以及用于电网调峰等。
未来我厂如果介入氢能源，储能电池将是关键的制约因素。如果能推动钒储能的应用，氢能源的应用将突破瓶颈，发挥出极大的作用。
