近期，釩電池受到熱議，支持者認為，釩電池具有綠色環(huán)保、使用壽命長等特性，而隨著其技術的迅猛發(fā)展，其必將為人類帶來一場前所未有、意義重大深遠的新能源產(chǎn)業(yè)革命。而反對者認為，這只是研究機構以及釩電池公司吹出來的非常美好的泡沫，目的只是為了融資需要。金融街PE經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，雖然目前釩電池領域的確存在不少問題，但其的確有可能顛覆過去人類使用能源的進程，值得我們期待。
釩電池發(fā)展現(xiàn)狀
釩電池（VRB，VanadiumRedoxFlowBattery）是當今世界上規(guī)模最大、技術最先進、最接近產(chǎn)業(yè)化的高效可逆燃料電池，具有功率大、容量大、效率高、成本低、壽命長、綠色環(huán)保等一系列獨特優(yōu)點，在風力發(fā)電、光伏發(fā)電、電網(wǎng)調峰、分布電站、軍用蓄電、交通市政、通訊基站、UPS電源等廣闊領域有著極其良好的應用前景，在日本、加拿大、美國、澳大利亞、西歐等國家和地區(qū)已開始取代容量小、壽命短、污染大的鉛酸電池。
與其它化學電源相比，釩電池具有明顯的優(yōu)越性，主要優(yōu)點如下：
1.功率大：通過增加單片電池的數(shù)量和電極面積，即可增加釩電池的功率，目前美國商業(yè)化示范運行的釩電池的功率已達6兆瓦。
2.容量大：通過任意增加電解液的體積，即可任意增加釩電池的電量，可達吉瓦時以上；通過提高電解液的濃度，即可成倍增加釩電池的電量。
3.效率高：由于釩電池的電極催化活性高，且正、負極活性物質分別存儲在正、負極電解液儲槽中，避免了正、負極活性物質的自放電消耗，釩電池的充放電能量轉換效率高達75％以上，遠高于鉛酸電池的45％。
4.壽命長：由于釩電池的正、負極活性物質只分別存在于正、負極電解液中，充放電時無其它電池常有的物相變化，可深度放電而不損傷電池，電池使用壽命長。目前加拿大VRBPowerSystems商業(yè)化示范運行時間最長的釩電池模塊已正常運行超過9年，充放循環(huán)壽命超過18000次，遠遠高于固定型鉛酸電池的1000次。
5.響應速度快：釩電池堆里充滿電解液可在瞬間啟動，在運行過程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒，響應速度1毫秒。
6.可瞬間充電：通過更換電解液可實現(xiàn)釩電池瞬間充電。
7.安全性高：釩電池無潛在的爆炸或著火危險，即使將正、負極電解液混合也無危險，只是電解液溫度略有升高。
8.成本低：除離子膜外，釩電池部件多為廉價的碳材料、工程塑料，材料來源豐富，易回收，不需要貴金屬作電極催化劑，成本低。
9.釩電池選址自由度大，可全自動封閉運行，無污染，維護簡單，運營成本低。
從世界和中國釩電池市場規(guī)模來看，近幾年都會繼續(xù)保持一個較快速度的增長，市場前景十分看好。具體從數(shù)據(jù)來看，預計到2010年，世界釩電池市場規(guī)模將達到10750億元，比2008年增長74.8％，而到2020年，這一規(guī)模將達到72500億元，比2010年增長574.42％。而從中國來看，預計到2010年，中國釩電池市場規(guī)模將達到5275億元，比2008年增長39.22％，而到2020年，這一規(guī)模將達到16300億元，比2010年增長209％。具體見圖表一、二。
圖表一 世界釩電池市場規(guī)模
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年份 |
2008 |
2010 |
2020 |
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市場領域 |
需求/GW |
產(chǎn)值/億元 |
需求/GW |
產(chǎn)值/億元 |
需求/GW |
產(chǎn)值/億元 |
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光伏發(fā)電 |
0.75 |
150 |
3.75 |
750 |
50 |
10000 |
|
風力發(fā)電 |
30 |
6000 |
50 |
10000 |
312.5 |
62500 |
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儲能調峰 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
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分布電站 |
— |
— |
— |
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通信基站 |
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UPS/EPS |
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電動公交 |
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— |
— |
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— |
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軍用儲電 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
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總計 |
30.75 |
6150 |
53.75 |
10750 |
362.5 |
72500 |
數(shù)據(jù)來源：Golden Energy Fuel Cell 金融街PE（JRS-PE）整理
圖表二 中國釩電池市場規(guī)模
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年份 |
2008 |
2010 |
2020 |
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市場領域 |
需求/GW |
產(chǎn)值/億元 |
需求/GW |
產(chǎn)值/億元 |
需求/GW |
產(chǎn)值/億元 |
|
光伏發(fā)電 |
0.065 |
13 |
0.125 |
25 |
7.5 |
1500 |
|
風力發(fā)電 |
3 |
600 |
6.25 |
1250 |
30 |
6000 |
|
儲能調峰 |
14.16 |
2832 |
20 |
4000 |
44 |
8800 |
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分布電站 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
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通信基站 |
1.72 |
344 |
— |
— |
— |
— |
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UPS/EPS |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
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電動公交 |
— |
— |
— |
— |
— |
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軍用儲電 |
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— |
— |
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總計 |
18.945 |
3789 |
26.375 |
5275 |
81.5 |
16300 |
數(shù)據(jù)來源：Golden Energy Fuel Cell 金融街PE（JRS-PE）整理
隨著風能、太陽能等清潔資源的大幅度利用，其發(fā)電的不穩(wěn)定性缺點正在成為阻礙其深度發(fā)展的重要障礙。如果沒有大容量、安全的儲能設備為其提供支持，清潔能源等的發(fā)展就是一句空話。儲能設備在清潔能源整個產(chǎn)業(yè)鏈中處于相當重要的環(huán)節(jié)，而釩電池因其自身的優(yōu)勢在儲能設備未來的發(fā)展中必將占據(jù)重要的地位。
釩電池是目前發(fā)展勢頭強勁的優(yōu)秀綠色環(huán)保蓄電池之一，它具有特殊的電池結構，可深度大電流密度放電;充電迅速;比能量高;價格低廉;在大規(guī)模儲能領域具有鋰離子電池、鎳氫電池不可比擬的性價比優(yōu)勢。與制造復雜、價格昂貴的燃料電池相比，無論是在大規(guī)模儲能還是電動汽車動力電源的應用前景方面，釩電池都更具競爭實力，可作為太陽能等清潔發(fā)電系統(tǒng)的配套儲能裝置;為混合動力汽車提供電力等。而且，目前國內釩電池領域仍是處于未實現(xiàn)商業(yè)化的階段，在實現(xiàn)商業(yè)化的過程中必然會有諸多的投資機會。
同時，釩電池的推廣應用符合目前政府所提倡的節(jié)能減排的重要國家戰(zhàn)略。釩電池以其能量轉換效率高、蓄電容量大、運行安全和環(huán)境友好等優(yōu)點可以使我國終端能源消費發(fā)生了根本性變化，可以達到提高能源使用效率、節(jié)約現(xiàn)有能源、并且減少污染從而最終達到節(jié)能減排的目的。
另外，我國在商業(yè)釩電池國產(chǎn)化的技術上獲得重大突破，已經(jīng)在其中的多項關鍵核心技術上擁有了完全的自主知識產(chǎn)權，這為投資釩電池提供了重要的技術支持。這里我們以一個中國普通地級市為例，假如用電高峰值約為500萬千瓦，將10小時峰段用電全部由釩電池谷段儲能供電，投資收益見下表：
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日儲存電量 |
500 × 10 = 5000 萬千瓦時 |
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峰谷差價（工業(yè)） |
1 元/千瓦時 |
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直接年收益 |
365 × 500 × 10 × 1 = 183 億元 |
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投資總成本 |
500 × 0.4 + 500 × 10 × 0.04 = 400 億元 |
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投資凈成本 |
500 × 0.4 = 200 億元 |
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凈投資回收期 |
投資凈成本/直接年收益 = 200/183 = 1.1 年 |
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平均年凈利潤 |
183 – 200/20 = 173 億元（釩電池壽命20年計） |
500萬千瓦儲能調峰釩電池投資收益
釩電池注意事項
不過，需要提醒投資人注意的是，并不代表在技術上已經(jīng)不存在任何問題了。比如說，第一，釩電池正極液中的五價釩在靜置或溫度高于45攝氏度的情況下易析出五氧化二釩沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳氈纖維，惡化電堆性能，直至電堆報廢，而電堆在長時間運行過程中電解液溫度很容易超過45攝氏度。第二，石墨極板要被正極液刻蝕，如果用戶操作得當，石墨板能使用兩年，如果用戶操作不當，一次充電就能讓石墨板完全刻蝕，電堆只能報廢。在正常使用情況下，每隔兩個月就要由專業(yè)人士進行一次維護，這種高頻次的維護費錢、費力。
除了技術上問題以外，釩電池還存在著成本過高的問題。以一個五千瓦電池為例，電解液（一立方，1.8mol/L）17萬、控制系統(tǒng)10萬、隔膜7萬、板框4萬、石墨板1.5萬、泵0.7萬、碳氈0.4萬，總共40.6萬，這只是主要材料成本，還并未計入次要材料成本和人力成本。因此，一個五千瓦釩電池的成本在四十萬以上，高出相同規(guī)格鉛酸電池的成本數(shù)倍。這為釩電池的推廣普及帶來重要的障礙。
