当前位置: 首页 》 钒电池或成储能技术“新秀” 企业提早争抢市场

钒电池或成储能技术“新秀” 企业提早争抢市场

发布日期:2016/6/13 10:15:37

钒电池是目前发展势头强劲的优秀绿色环保蓄电池,具有能量效率高、深度放电、可靠性高、污染低等特点,广泛应用于可再生能源储能、电网调峰、备用电源等领域。《电池中国》网认为,随着钒电池发展标准的确立和关键技术取得突破,其市场发展空间越来越受到认可。

 
1.jpg
 
近日,由大连博融新材料公司牵头起草的《全钒液流电池用电解液技术条件》行业标准进入定稿阶段。全钒液流储能电池目前还没有统一的标准作为行业指导,该技术条件是产品的纲领性文件,将填补国内全钒电解液标准的空白。
 
钒电池是新型储能和高效转化装置
 
钒电池全称为全钒氧化还原液流电池,是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池,其研究始于20世纪80年代的澳大利亚新南威尔士大学。钒电池储能系统包括三大部分,电池系统、控制系统、能量转换系统。
钒电池不是普通的电池,而是能够将大型风力或太阳能等发电厂的电力储藏起来的大型储能电池,也可以形象地称为“电力银行”。
业内专家表示,全钒液流电池是一种新型储能和高效转化装置,将不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质,分别储存在各自的电解液储罐中,采用离子交换膜作为电池组的隔膜,电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应,通过双电极板收集和传导电流,使存储在溶液中的化学能转化为电能。
由攀钢集团和无锡尚德共同建设的我国西部首个光伏发电——钒电池蓄电示范工程竣工投用,标志着钒电池产业化进入新的发展阶段。
与其它蓄能电池相比,钒电池使用寿命长、规模大、安全可靠。此外,钒电池系统可以进行大功率的充电和放电,也可以允许浮充和深度放电。其安全性远远高于传统储能电池,不易发生短路,避免因短路而引起爆炸等安全问题。
业内专家表示,钒电池是一种绿色环保储能技术。对于可再生能源发电,钒电池是铅酸电池理想的替代品。
 
钒电池产业目前处于发展启动阶段
 
钒电池的推广应用符合政府所提倡的节能减排战略。但我国钒电池产业目前仍处于初步发展阶段,在实现商业化的过程中存在诸多投资机会。
按照我国《新能源汽车产业发展规划》和近年来电池行业数据的测算,钒电池所应用的风电储能设备和城市调峰储能设备市场规模将在16000亿元左右,国家经济发展的大趋势给钒电池产业带来了历史性机遇。
资料显示,我国钒储量占全球钒储量的35%,居全球第一位;我国钒产量占到全球产量的48%,2010年我国钒产量达到6.15万吨,优越的资源优势为我国发展钒电池产业创造了得天独厚的条件。
同时,钒资源利用思路对于改变目前钢铁企业全行业亏损具有革命性的作用。未来对钒钛与金属伴生矿的冶炼,将从以钢铁产品为主,逐渐过渡到钢铁与钒钛产品并重,甚至不排除最终钒钛成为主产品、钢铁成为副产品的可能。
业内专家介绍,钒电池将引导世界纯电动汽车的电池潮流。我国已将钒电池列入国家“863计划”备选项目,钒电池具有寿命长、可重复放电、可靠性高的特点,完全能满足建设智能电网的需求。
发达国家用于电站调峰和风力储能的钒电池产业发展迅速。在日本,大功率的钒电池储能系统已投入使用,并全力推进其商业化进程。但在我国,钒电池产业还处于起步阶段。
 
迎合趋势的钒电池将成储能首选技术
 
风能等可再生能源具有不连续、不稳定的非稳态特性,大规模并网后对电网调峰、调频及电能质量均会带来不利影响。随着风电装机容量占电网电力比例的提高,弃风限电现象频频出现。有专家指出,如何提高电网对于可再生能源的接纳能力,减少弃风并提高可再生能源利用效率成为今后我国需要解决的重大问题。
与其它储能技术相比,全钒液流电池储能技术因其使用寿命长、规模大、安全可靠等突出优势,成为规模储能的首选技术之一。2012年,美国制定的储能技术发展规划已经将全钒液流电池列在首位。
大规模储能电池有三个基本要求:高安全性、生命周期性价比高及环境友好。作为当前储能的首选技术之一,全钒液流电池储能系统安全性高,在常温常压下运行时,电池系统产生的热量能够通过电解质溶液有效排出,再通过热交换排至系统之外;而且电解质溶液为不燃烧、不爆炸的水溶液,系统运行安全性高。
正因为全钒液流电池储能系统拥有诸多优势,有业内分析人士表示,全钒液流电池技术未来在储能行业具备无可估量的发展潜力,甚至有可能将改变未来的能源格局。
川威集团董事长王劲表示,未来作为清洁能源,钒应该是非常好的选择。与锂电池相比,钒电池不老化,可以反复循环使用,再加上它对室外条件的要求更加宽泛,低温或者高温的情况下,不会燃烧。
 
钒电池关键领域研究获突破
 
钒原料的纯度对钒电解液和电池的性能影响很大,因此往往采用高纯度的钒原料,增加了全钒液流电池的成本。如何使用价格低廉的钒原料获得高性能的钒电解液,将是全钒液流电池电解液研究的方向。
中科院大连化物所、工程物理研究院电子工程研究所等科研机构推进钒电池技术研发,多项关键技术已拥有自主知识产权。近期,中科院大连化物所研究员张华民、李先锋带领团队,在液流电池非氟多孔离子传导膜研究方面取得新进展。研究将交联网络结构引入非氟多孔离子传导膜孔结构中,大幅度提高了非氟多孔离子传导膜在液流电池运行环境下的选择性和稳定性,开发的膜材料在液流电池环境下可连续运行超过6000次循环,性能稳定。
然而,有专家表示,钒电池也有不少弱点。由于受四种价态钒化合物溶解度的影响,能量密度低是全钒液流电池的最大弱点。钒电池正极液中的五价钒在静置或温度高于45摄氏度的情况下易析出五氧化二钒沉淀,而电堆在长时间运行过程中电解液温度很容易超过45摄氏度。其次,石墨极板要被正极液刻蚀,如果用户操作不当,一次充电就能让石墨板完全刻蚀,电堆只能报废。正常使用情况下,每隔两个月就要由专业人士进行维护,高频次的维护费钱费力。
业内专家分析,国内钒电池技术还没有实现全方位的突破,钒电池发展需要全力推进,培植需要过程。
 
国内钒电池生产企业开展商业化布局
 
在钒电池还未进入大规模商业化应用阶段前,拥有钒资源较多的上游原材料公司率先受益,钒资源储量较多的公司有攀钢钒钛、明星电力、西宁特钢、天兴仪表等。
目前,攀钢与普能集团(兼并了全球最大的钒电池公司——加拿大VRB公司)、万里通公司研发出了千瓦级的钒电池产品已经批量生产,兆瓦级的钒电池产品处于商业化示范阶段。
明星电力钒金属储量高达297万吨,号称钒金属储量世界第二,亚洲第一;西宁特钢持有博伦矿业70%股权。威斯特矿业勘查公司以持有的钒矿探矿权作价入股博伦矿业,该钒矿位于肃北蒙古族自治县七角井矿区,已探明钒矿石资源量2523万吨,五氧化二钒资源量19.93万吨;天兴仪表持有鑫地隆矿业公司70%股权,公司取得耀岭河钒矿采矿许可证,该矿钒矿石量1942.39万吨,V2O5资源量19.93万吨, V2O5平均品位0.99%。
针对国内在钒电池领域的萌芽状况,中策资本集团凭借在矿产能源领域的广泛投资,在徐州、南阳等地建立了钒电池原材料生产基地,并在国内最大的风力发电基地玉门建立了风、光、电储一体化的国家级示范基地。该集团引进了日本、韩国钒电池新技术,再进行吸收、消化和创新,组建了中日韩工程技术联合研发中心,在多个国家申请专利。
按照我国《新能源汽车产业发展规划》和近年来电池行业数据的测算,钒电池所应用的风电储能设备和城市调峰储能设备市场规模将在16000亿元左右,国家经济发展的大趋势给钒电池产业带来了历史性机遇。
 
(据北极星储能网)
返回