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钒金属行业报告:钒电池(26页)

行业报告下载 2021年09月14日 08:55 3 管理员

全钒氧化还原液流电池,简称为钒电池(Vanadium Redox Battery,缩写为VRB), 是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池是一种蓄电池,利用钒离子 在不同氧化态下的不同化学势能保存能量,具有充放电效率高、容量可以随着贮液罐 的增加而提高、电解液可以循环使用等优点。 工作原理:钒电池是通过钒化合价的变化来实现电能与化学能之间的转化。正、 负极电解液分别由V4+/V5+和V2+/V3+电对的硫酸溶液组成,充电时正极电解液中发生 V4+向V5+转化,负极电解液中V3+向V2+转化,同时伴随着氢离子的生成。钒电池存在体积大,不易搬运的缺点,但优点也十分突出,主要有使用寿命长, 可长达20年;电解液可循环使用;电池容量可扩充性强(可以通过增加电解液储存器 体积增加容量),可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站;不易燃烧,安全性好;可实 现100%放电,而不损害电池。综上,钒电池十分适合作为储能电池,尤其是在光伏、 风电等新能源领域。目前钒电池在电化学储能装机占比偏低,无论是全球还是中国,比例都是低于1%。 由于钒电池适合储能领域,随着未来储能的大发展,钒电池渗透率有望快速提升。

正是由于应用领域的需求迸发,才能带动钒电池成本的下降,一如新能源汽车对于锂电 池的影响。政策对于储能成本考量的改变加速储能行业的发展。2019年,国家发改委明确电 网侧储能不能计入输配电价成本等因素影响,储能发展遭遇急刹车。但是近期政策有 所转变,2021年7月,国家发改委和能源局印发《关于加快新型储能发展的指导意见》, 明确提出“建立电网侧独立储能电站容量电价机制,逐步推动储能电站参与电力市场; 研究探索将电网替代性储能设施成本收益纳入输配电价回收。完善峰谷电价政策,为 用户侧储能发展创造更大空间”。我们认为,政策对储能成本的改变有望加速钒电池渗 透率的提升。 全钒液流电池储能系统由电堆、电解液、管路系统、储能变流器等组成,其中电 堆和电解液成本占系统总成本的85%左右,降低两者成本是业内共识。  解决电堆成本问题,关键是提高电池的功率密度,其次是提升关键材料的有效使 用面积,降低材料成本。南瑞集团在2019年已将全钒液流电池单堆电流密度提高到140 毫安/平方厘米,预计2021年有望达到160毫安/平方厘米;研制出新一代一体化高功率 电堆,依托高温热熔和激光焊接技术,将电堆一体化成型,达到降低接触电阻、提高 密封性能、提升电堆组装自动化装配效率的目的。同时,通过改进隔膜密封方式,降 低隔膜使用面积和密封件数量,电堆的总成本降低了30%。这一成果为推动全钒液流电 池的大规模产业化应用奠定了基础。 利用钒电解液不消耗、残值高。

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