釩電池，全名：全釩氧化還原液流電池（Vanadium Redox Battery，縮寫(xiě)為VRB），是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池。釩電池是一種蓄電池，利用釩離子在不同氧化態(tài)下的不同化學(xué)勢(shì)能保存能量，具有充放電效率高、容量可以隨著貯液罐的增加而提高、電解液可以循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。
目前制約全釩液流電池大規(guī)模應(yīng)用的根本原因是全釩液流電池的造價(jià)遠(yuǎn)高于鉛炭、鋰電等電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。其主要原因是離子交換膜、電解液等材料成本較高。目前離子交換膜很大程度依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格約為5000元/平方米，國(guó)產(chǎn)價(jià)格也高達(dá)1000元/平方米。同時(shí)釩電池體積密度低，電解液使用量很大，導(dǎo)致同規(guī)模下電池總成本較高。目前液流電池產(chǎn)業(yè)鏈尚未完善。
釩電池體積大，不易搬運(yùn)，但壽命長(zhǎng)，可長(zhǎng)達(dá)20年；電解液可循環(huán)使用；電池容量可擴(kuò)充性強(qiáng)（可以通過(guò)增加電解液儲(chǔ)存器體積增加容量），可用于建造千瓦級(jí)到百兆瓦級(jí)儲(chǔ)能電站；不易燃燒，安全性好；可實(shí)現(xiàn)100%放電，而不損害電池，十分適合作為儲(chǔ)能電池，尤其是在光伏、風(fēng)電領(lǐng)域及未來(lái)獨(dú)立的儲(chǔ)能電站應(yīng)用場(chǎng)景。
由于全釩液流電池的壽命長(zhǎng)，充放電次數(shù)多，釩電池全生命周期成本較低，釩電池成本優(yōu)勢(shì)明顯。下面以襄陽(yáng)500MWh全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目與福建省莆田市500MWh鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目作為對(duì)比，不考慮電解液的回收，全釩液流電池全生命周期成本在0.72元/kwh，而鋰電池全生命周期成本在0.8元/kwh;若考慮電解液的回收，假設(shè)電解液成本占比41%且能夠80%回收，則釩電池的全生命周期成本為0.48元。隨著釩電池技術(shù)的進(jìn)步及規(guī)?；a(chǎn)，我們認(rèn)為釩電池電堆成本將持續(xù)下降，未來(lái)釩電池將會(huì)成本儲(chǔ)能的最佳選擇，推動(dòng)儲(chǔ)能達(dá)到經(jīng)濟(jì)性。
電堆成本的下降已逐步展開(kāi)。釩電池的成本主要來(lái)自于電堆和電解液，以10kW/40kWh釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，假設(shè)釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合成本為4500元/KWh，釩電解液成本占總成本的41%(1845元/kwh)，電堆成本占比37%(1665元/kwh)，其余為建安等成本。釩電解液主要成本為五氧化二釩，電解液成本主要受到釩價(jià)的影響，而電堆的成本主要來(lái)自于隔膜等材料。目前，電堆成本的下降已經(jīng)逐步展開(kāi)：大連化物所通過(guò)開(kāi)發(fā)可焊接多孔離子傳導(dǎo)膜，使得電堆膜材料的使用面積下降30%、電堆的總成本下降40%，假設(shè)電解液的成本不變，目前釩電池成本下沿已下降至2844元/kwh。可能預(yù)見(jiàn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，釩電池電堆成本仍將持續(xù)下降。
電解液成本下降或通過(guò)商業(yè)模式創(chuàng)新展開(kāi)。釩電池電解液的主要由五氧化二釩和硫酸組成，而釩作為相對(duì)稀缺的金屬，價(jià)格較高，釩電池電解液降成本的難度較大。但由于釩電解液的回收利用率較高，因此通過(guò)租賃、或者到期出售電解液的模式新建釩電池儲(chǔ)能可以有效解決電解液成本較高的問(wèn)題。我們假設(shè)釩電池電解液回收率達(dá)到90%，則全生命周期看，釩電池電解液成本僅為初期投入成本的10%，釩電池建設(shè)成本將大幅降低。
儲(chǔ)能是新型電力系統(tǒng)重要的支撐，大規(guī)模接入電網(wǎng)之后，安全或是儲(chǔ)能的底線(xiàn)。市場(chǎng)一般認(rèn)為釩電池因?yàn)槌杀酒?，難以成為大規(guī)模儲(chǔ)能的選擇。從另一個(gè)角度思考，在當(dāng)前環(huán)境下，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)仍處在技術(shù)之爭(zhēng)的階段，除抽水儲(chǔ)能外，各電化學(xué)儲(chǔ)能方式仍有博弈的機(jī)會(huì)。從儲(chǔ)能最終客戶(hù)角度來(lái)看，作為新能源配套的供電側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施，儲(chǔ)能設(shè)施的底線(xiàn)是安全。參考我國(guó)核電項(xiàng)目批復(fù)的節(jié)奏，一旦能源設(shè)施的安全性出現(xiàn)疑問(wèn)，相應(yīng)的建設(shè)進(jìn)度將大幅放緩。鋰電池雖然在當(dāng)下具有一定成本優(yōu)勢(shì)，但不論是三元還是鐵鋰結(jié)構(gòu)均反復(fù)出現(xiàn)安全性事故。8月24日，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局下發(fā)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全管理暫行辦法(征求意見(jiàn)稿)》，國(guó)家主席對(duì)儲(chǔ)能電站的安全管理做出重要指示：要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的安全管理，將安全作為電化學(xué)儲(chǔ)能的核心要求。而釩電池由于其物化性質(zhì)，安全性全面占優(yōu)，且其成本能夠隨著規(guī)模化生產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)步而逐漸下降。
從全生命周期的成本與安全這兩個(gè)角度分析，全釩液流電池電站未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用于電力系統(tǒng)的可能性是可期的。
