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世界观焦点:钒电池VS锂电池,谁能引领未来

来源:IESPlaza综合能源服务网 时间:2022-10-17 15:57:30

过去的九月,中国的钒电池市场迎来了两个标志性的事件。

9月20日,三峡能源新疆250MW/1GWh全钒液流储能项目开工。据悉,这国内首个GWh级全钒液流电池项目,将于2023年底前并网。


(资料图)

9月29日,首个国家级大型化学储能示范项目、全球最大的全钒液流电池储能电站,大连液流电池储能调峰电站(200MW/800MWh)一期工程(100MW/400MWh)已并入辽宁电网,预计10月中旬投用。

相较当前的储能“一哥”锂电池储能,钒电池看似正在成为储能赛道的新宠,这带来了一个疑问,钒电池VS锂电池,钒电池会是未来吗?

钒电池优势显著

钒电池的第一个优点是安全性高。

由于钒电池的电解液基质采用水性溶液,使用过程中没有固相反应,因此不存在起火、爆炸等风险;且过充过放也只会造成水的电解,通过将产生的氢气及时排出即可保证安全使用;平时电解液和电堆分开存放,也成功避免了自放电现象。

钒电池的第二个优点是扩容简单。

钒电池能方便应用模块化管理,功率和容量可以单独设计,通过将多组储能单元并联接入母线,便可构建起更大规模的储能系统。因此扩容简单,相较于磷酸铁锂电池,在大容量的情形下不会增加额外的安全性风险。

钒电池的第三个优点是循环寿命长。

钒电池在使用中不会发生物理变化,电池容量损失很小。即使电池使用时间过长,性能下降,也可以通过修复电解液的活性来恢复。

钒电池的使用寿命往往在10年以上,可充放电15000次以上,是锂电池的3倍以上。在开头提到的大连储能电站,钒电池的充放电次数可以超过2万次。

钒电池第四个优点是全生命周期成本较低。

钒电池初始投资成本较高,但由于钒电池的循环寿命较长,因此在全生命周期成本方面有一定优势。

劣势不容忽视

钒电池能量密度低是一大劣势。

由于钒的分子质量比较大,钒电池的能量密度只有12-40Wh/kg,只有锂电池的十分之一,但体积却是锂电池的3-5倍,极大地阻碍了钒电池在消费电子和动力电池中的应用。

其次,钒电池的初期安装成本太高。

由于其产业链的不完善,其目前的初装成本是锂电池的两倍以上,可能要等到量产后才能达到低于锂电池的水平。

同时,钒电池对环境温度有着接近苛刻的要求。

最高不能超过45°C,因为一旦超过这个温度,正极溶液中就将析出沉淀物堵塞流道,使其报废。然而,对于电池来说,电解液只要在反应就会放热,45°C是一个非常容易达到的温度。

钒电池VS锂电池

钒电池VS锂电池,其不同点主要体现在以下几个方面:

电池结构:

钒电池的电解液和电堆是相互独立的,因此钒电池设计灵活,可以按需组合、定制。不过钒电池的体积要比锂电池大得多。

钒电池的功率单元和容量单元是相互独立的“解耦设计”,扩容性强,模块化设计,更利于实现大规模和低成本的长时储能。

▲储能时长越长,钒电池单位成本越低

钒液流电池输出功率由电池堆栈所具有的数量和大小决定,储能容量大小主要取决于电解液的体积和浓度,可根据需求任意调整容量;锂电池容量增长非线性,扩容边际成本高。

安全性:

由于锂离子电池使用高度易燃的有机电解液,存在热失控情形下的爆燃风险,只能降低概率而无法绝对避免。据光大证券统计,从2011年到2022年4月,全球总计发生34起储能电站爆炸事件,其中由锂电池引起的事故高达32起。

相比之下,全钒液流电池是水系循环体系,本身不可燃,也不发生热累积,正负极活性物质反应温和,因此具有本征安全性。

矿产资源占有量:

钒资源自主可控。截至2021年底,中国钒资源储量占全球39%,产量占全球68%,均处全球第一。而锂资源中国储量占比仅7%,资源集中于智利(41%)、澳大利亚(25%)、阿根廷(10%)。

成本:

短期内,锂离子电池的初始投资成本低于全钒液流电池,主要原因在于全钒液流电池缺乏规模效应。但长期来看,全钒液流电池在全生命周期内的平均成本远低于锂离子电池,而且初始投资成本还有较大的下降空间。

目前,锂电池的装机量在全国占比90%,但是,在大规模、大容量的储能需求场景中,钒电池蓄势待发。据中信证券称,预计2030年长时储能装机量将达到150GW,国内钒电池累计新增24GW。日趋火热的市场和极具潜力的增长空间似乎正在逐步证明,钒电池或许真的有望引领储能的未来。

发布人:zhy

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关键词:【钒电池】
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标签: 生命周期 锂离子电池 能量密度

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