隨著全球?qū)稍偕茉吹闹匾暢潭炔粩嗵岣?，大?guī)?？稍偕茉唇尤胍殉蔀槲磥砟茉窗l(fā)展的重要趨勢。然而，由于可再生能源的間歇性特點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)其與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的平穩(wěn)銜接，以及如何解決分布式區(qū)域能源系統(tǒng)的負(fù)荷平衡問題，已經(jīng)成為制約可再生能源大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵因素。在這個(gè)背景下，大容量儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并已成為全球未來能源技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。
當(dāng)前，全球主流的儲(chǔ)能技術(shù)主要包括抽水蓄能、鋰離子電池和鉛蓄電池等。這些技術(shù)在一定程度上滿足了大容量儲(chǔ)能的需求，但隨著儲(chǔ)能需求的不斷增長，這些技術(shù)逐漸暴露出諸多不足之處。例如，抽水蓄能受地理?xiàng)l件限制較大，鋰離子電池和鉛蓄電池的能量密度有限，難以滿足大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能的需求。因此，尋求新型的大容量儲(chǔ)能技術(shù)成為了全球科研領(lǐng)域的熱點(diǎn)。相比之下，全釩液流電池因其出色的削峰填谷能力和電網(wǎng)穩(wěn)定性維護(hù)功能，在大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。
液流電池是一種正負(fù)極活性物質(zhì)均為液體且儲(chǔ)存在獨(dú)立儲(chǔ)液罐中，通過外接管路使電解液流入電堆內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)的新型電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，主要由電堆、電解液、儲(chǔ)罐模塊和電池管理系統(tǒng)組成。根據(jù)不同的技術(shù)路線，液流電池有多種類型，包括全釩、鐵鉻、鋅溴、鋅鎳、鋅鐵、鋅鈰、全鐵等二十余種，其中全釩液流電池和鐵鉻液流電池最為典型。
與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，全釩液流電池優(yōu)勢明顯：
一是安全環(huán)保。全釩液流電池使用的電解液是基于釩離子的稀硫酸水溶液，其化學(xué)反應(yīng)完全在液體狀態(tài)下進(jìn)行，而固體電極僅起到傳導(dǎo)電流的作用，受副反應(yīng)的影響小，理論上只要正確控制充放電的截止電壓，并確保電池系統(tǒng)的存放環(huán)境通風(fēng)良好，能有效保障安全，消除起火爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。此外，即使隔膜發(fā)生損壞，電解液混合也不會(huì)導(dǎo)致電堆徹底失效。
二是循環(huán)壽命長。相比鉛酸電池循環(huán)壽命小于1000次，鋰離子電池循環(huán)壽命小于2000次，全釩液流電池循環(huán)次數(shù)大于20000次，使用壽命長達(dá)20年，是鋰電池的2倍。當(dāng)20年壽命到期，全釩液流電池電解液的殘值和循環(huán)利用價(jià)值高達(dá)30%以上，進(jìn)一步攤低了初始投資成本。
三是設(shè)計(jì)更為靈活。全釩電池的設(shè)計(jì)更具靈活性，能夠根據(jù)不同應(yīng)用場景和負(fù)載需求，對(duì)電堆功率和電池容量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。特別是對(duì)于規(guī)模較大的風(fēng)光發(fā)電站，通過提升能量存儲(chǔ)容量，能夠有效降低每千瓦時(shí)的成本，尤其適合于大規(guī)模的固定儲(chǔ)能應(yīng)用。
國家層面，“十四五”以來，國家層面將液流電池作為發(fā)展新型儲(chǔ)能的重要技術(shù)路線之一。從頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)體系等多個(gè)角度，陸續(xù)推出了一系列扶持措施。2024年初，國家能源局公布了56個(gè)新型儲(chǔ)能試點(diǎn)示范項(xiàng)目，其中，液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目共9個(gè)，總規(guī)模超過900MW/4300MWh，主要涉及全釩液流電池、鐵基液流電池、鋅鐵液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，這些項(xiàng)目將通過納入國家重大項(xiàng)目庫、能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備清單等方式獲得支持。
地方層面，北京、大連等城市憑借其豐富的科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新資源和大型能源企業(yè)的聚集優(yōu)勢，已經(jīng)在液流電池的核心技術(shù)研究和關(guān)鍵材料國產(chǎn)化方面取得了顯著進(jìn)展，并孵化了普能世紀(jì)、和瑞儲(chǔ)能、大連融科儲(chǔ)能集團(tuán)等創(chuàng)新型企業(yè)。四川、河北、陜西、湖南等地則憑借其豐富的釩資源，積極發(fā)展釩電池儲(chǔ)能技術(shù)。其中，四川推出了全國首個(gè)針對(duì)釩電池產(chǎn)業(yè)的專項(xiàng)政策《促進(jìn)釩電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》。上海、浙江、廣東、江蘇等地則依靠其龐大的工商業(yè)儲(chǔ)能市場需求，加速液流電池產(chǎn)業(yè)的布局，并培育出了行業(yè)首個(gè)全球獨(dú)角獸緯景儲(chǔ)能，以及上海電氣儲(chǔ)能、恒安儲(chǔ)能等優(yōu)秀企業(yè)。
目前，全釩液流電池已經(jīng)在一些國家和地區(qū)得到了實(shí)際應(yīng)用。例如，德國、日本 、中國等國家都在大力推廣全釩液流電池在大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著全釩液流電池技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，相信它將在未來的能源領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為全球可持續(xù)能源發(fā)展提供有力支持。
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