全釩液流電池因其安全性高、壽命長、效率高、環境友好等特點，是大規模儲能的首選技術之一。目前由于全釩液流電池初始投入較高，限制了其進一步普及應用。電堆是全釩液流電池系統主要核心部件，其功率密度決定了電堆成本。功率密度越高，相同輸出功率條件下，電堆體積越小，成本越低。

 

  本工作中，李先鋒團隊采用自主開發的新一代高選擇性可焊接多孔復合膜和可焊接高導電雙極板，利用其可焊接特性，開發出短流程、超薄電池結構，并結合低流阻、高均勻分配流道的結構設計，研制出70kW級電堆。經測試，該電堆在70kW額定功率充放電條件下的能量效率為81.0%；在60kW恒功率充放電條件下能量效率為82.1%。此外，該電堆連續穩定運行1200多個循環后，能量效率衰減率僅為1.7%。使用該電堆，可將一個20尺的250kW儲能單元模塊升級為500kW儲能單元模塊，不僅功率單元體積大幅減小，更降低了系統配套設施的成本。該電堆的開發提升了儲能系統功率單元的集成度，有望大幅提升儲能系統的經濟性和可靠性。

 

  近年來，基于團隊技術支撐在國內外先后實施了包括全球最大的100MW/400MWh大連全釩液流電池儲能調峰電站國家示范項目在內的20余項商業化應用示范項目。并積極開展產業化推廣，相繼在國內外技術許可開封時代新能源、新興鑄管、比利時EcoSourcen等國內外多家企業，推動了液流電池產業化發展，為我國新型電力系統的建設提供了重要的關鍵技術支撐。

 

全釩液流電池四大特征

 

  全釩液流電池儲能系統由電堆、電解質溶液、管路系統、電池管理系統、能量變換系統等組成。其中電堆起到了至關重要的作用，提高電堆功率密度、降低電堆成本將進一步加速全釩液流電池技術的產業化進程。新一代全釩液流電池電堆的成功研發，將大幅度降低全釩液流電池系統的成本，推動全釩液流電池的產業化應用。

 

  安全性最高：從元素性質出發，釩元素相對于鋰元素金屬性不活潑，更安全。從運作原理看，釩液流電池電解液與電堆相分離，即反應場所和活性物質的儲存場所是分開的，不會發生熱失控、過熱、燃燒和爆炸。安全性相對較強，可以滿足對于儲能的需求。

 

  儲能時間越長，成本越低：釩電池初始投入高，長時儲能成本初具優勢釩電池初始投入高于其他儲能方式，若按照儲能2小時計算，度電成本約2元/千瓦時，4小時度電成本約1.4元/千瓦時。釩電池儲能時間越長，成本越低。

 

  市場空間廣闊、資本開支空間大：根據國際機構Guidehouse Insights 預計，到2031年釩液流電池全球容量將超30GWh，市場空間廣闊。以大連融科入圍中核匯能共1GWh的全釩液流電池儲能系統集中采購，投標單價約為2.65元/Wh這一案例為例，1GWh的釩電池液流電池需要25億元左右的初始資本開支，即釩電池2031年資本開支或將超750億。

 

  對釩金屬需求影響：放眼全球，釩金屬資源量中國占比43%。中國在釩資源上具有較大話語權，面對全球產業鏈不穩定的情況下仍能保持國內產業穩定。按照1GW 釩電池大約需要使用1萬噸的五氧化二釩來估算，到2025 年，國內釩電池將用2.64 萬噸五氧化二釩，占我國釩產量的15%左右。隨著釩電池裝機量不斷增大，釩將有望轉變為能源金屬。

 

  目前，全球能源發展正處于從高碳到低碳再到無碳的關鍵過渡期，實現“碳達峰、碳中和”的目標，尤其需要全新的發電方式。在我國，以風能、太陽能為代表的新能源儲量豐富，然而有風則動、無風則止的風能，以及晝夜交替發電隨起隨停的太陽能，其發電具有間歇性和波動性。大規模接入電網后，要求電力系統必須具備特定的響應能力，才能保證可再生能源供電甚至整個電網的安全性。處在從新能源發電到用電的中間關鍵環節，以全釩液流電池為代表的儲能技術，成為目前世界上最成熟、最流行的一個選擇。