2022钒液流电池发展现状及未来需求预测.docx

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1、2022锐液流电池发展现状及未来需求预测目录刖三11 .大规模储能技术要求22 .机液流电池技术原理33 .机电池的特性44 .锐液流电池储能系统应用44. 1.概述45. 2.大庆125kW/500kWh全钮液流储能系统通过验收56. 3.日本Tomammae风电场储能项目：57. 4.锂电池靠边！加州长效储能系统全乳液流电池获青睐58. 机电池技术优势69. 机电池现状及未来需求7刖百风能、太阳能等可再生清洁能源在本世纪以来已得到长足发展。目前全球风电总装机约743GW,2020年全球新增风电装机93GW,同比增长53%,据测算，未来五年将有469GW新增风电装机。要想在本世纪中叶实现碳中

2、和目标，在2030年后，风电发展将需要进一步提速，每年新增需要达到280GW。美国能源信息管理局(EIA)预测：到2050年，可再生能源将占全球发电量的49%o2020年中国风电、太阳能累计发电量7270亿千瓦时，风电、太阳能累计发电量占全部发电量的比重为9.5%。到2030年，我国风能、太阳能发电装机规模从现在的5亿千瓦增加到16亿千瓦，新增11亿千瓦。由于风能、太阳能等可再生能源存在供应间歇性问题，可以储存过剩的能源并在需求大于供应时提供能源的储能系统成为了解决这一问题的关键。因此，新能源+新型储能是实现双碳目标的主要途径，其中，储能是关键核心技术。Worldnet electricity

3、 generation, IEO2019 Reference case (1990-2050)history4035wind30hydro252015105200020102020203020402050rithcrallotherfuelstrillionkilowatthours45图绿色能源发展需求projection019901 .大规模储能技术要求对大规模储能技术的要求主要包括以下几个方面：高安全性：由于系统功率和容量大，发生安全事故造成的危害和损失大，因此大规模储能技术的首要要求是安全可靠；生命周期的性价比，大规模储能技术需拥有良好的经济性，否则难以在市场上形成大规模应用；生命周期

4、的环境负荷小，环境友好的技术是低碳社会的重要需求，储能系统报废后，对环境的影响要小。早在上世纪八十年代初，澳大利亚新南威尔士大学MarriaKazacos教授就已提出车凡液流电池的概念，后经过多年的研究，车凡电池技术现已较为成熟，车凡液流甩池(VFB)是一种氧化还原液流电池，通常使用溶解在硫酸水溶液中的机离子作为电解液，使用硫酸溶液中的钢氧化还原偶联作为电解质，由质子交换膜隔开，作为正极和负极电解质存储在电解液储槽中，电解液出出管与电堆分开设计。第3页共9页全钢液流电池原理第11页共9页发流电池电堆的结构及材料图机液流电池原理图2 .钮液流电池技术原理钢电池全称为全钮氧化还原液流电池(Vana

5、diumRedoxBattery,缩写为VRB),是一种基于金属钮元素的氧化还原可再生燃料电池储能系统钮电池电能以化学能的方式存储在不同价态车凡离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质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，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。这个可逆的反应过程使钢电池顺利完成充电、放电和再充电。3 .钢电池的特性系统使用寿命长。钢电池充放电次数超过10万次，使用寿命达到10年以上。系统效率高。车凡电池系统循环效率可达65-80%。

6、支持频繁充放电。钢电池支持频繁大电流充放电，每天可实现充放电数百次，而不会造成电池容量下降。支持过充过放。车凡电池系统支持深度充放电(DOD80%),深度放电而不损坏电池。充放电速度比为1.5:1。钢电池系统能够实现快速充放电，满足负载需要。自放电率低。钢电池正负极电解液中的活性物质分别储存在不同的储罐中，在系统关闭模式，储罐中的电解液无自放电现象。启动速度快。钢电池系统运行过程中充放电切换时间小于1毫秒。电池系统设计灵活。钮电池系统的功率与容量可以独立设计，按照客户需求配置，并实现快速升级。维护成本低。钢电池系统实现全自动操作，操作成本低，维护周期长，维护简单。环保无污染。车凡电池系统在常温

7、下封闭运行，符合环保要求，可以完全回收，无处置问题。4 .钢液流电池储能系统应用4.1.概述车凡液流电池储能系统(VRB-ESS)能够应用于电力供应价值链的各个环节，可将诸如风能、太阳能等间歇性可再生能源电力转化为稳定的电力输出；偏远地区电力供应的最优化解决方式；电网固定投资的递延，以及削峰填谷的应用。VRB-ESS储能系统也能够作为变电站及通信基站提供备用电源得到应用。4.2.大庆125kW/500kWh全钢液流储能系统通过验收国家光伏、储能实验实证平台（大庆基地）项目一期工程进展顺利，其中由北京普能提供的125kW/500kWh集装箱式户外全帆液流电池储能系统近日顺利通过业主单位组织的测试

8、验收。国家光伏、储能实验实证平台（大庆基地）项目是国家电投青海黄河上游水电开发有限责任公司建设的国内首个国家级光伏、储能实证实验平台（基地）。125kW/500kWh全车凡液流电池储能系统是本项目重要组成部分，旨在对全钢液流电池技术表现进行独立、充分和全面的验证，为业主单位在后续更大范围和规模的应用提供更准确技术信息和直接项目经验。国家光伏、储能实证实验平台（大庆基地）一期工程位于黑龙江省大庆市。该地区年平均气温只有4.2,冬季极端气温可至39.2,这对户外布置的全钗液流电池系统是个很大的挑战。在冬季近四个月的严苛测试过程中，该储能系统经受住了极寒天气的考验，各项性能指标均达到相关规范和要求，

9、获得业主单位的高度肯定。4 .3.日本Tomammae风电场储能项目：日本NEDO项目资助建成世界上规模最大的钮电池储能系统用于风电场储能。该系统额定功率4MW,最大功率6MW,储能时间1.5小时，平稳风电场不稳定的功率输出。Tomammae风电场位于日本Hokkaido岛，由JPower公司负责运营，发电功率为32MW。该系统在3年的时间里实现循环270,000次，并成功实现储能系统SOC的实时监测管理，这大大减少了钢电池体积并提高了系统安全性，有效避免过充。4.4. 锂电池靠边！加州长效储能系统“全锐液流电池”获青睐加州政府誓言，当地的电力产业要在2045年达到无碳化，为达此目标，加州能源

10、委员会（CaliforniaEnergyCommission,CEC）拨款2,000万美元，资助长效储能技术（longdurationelectricitystorage）,结果“全钢液流电池”（vanadiumflowbattery,VFB）获得当局大力相挺，主流的锂离子电池则未获青睐。OilPricePowerTechnology报道，CEC赞助的8个计划中,有4个使用绿色能源商InvinityEnergySystems生产的VFB,总计可供应7.8MWh的电力。VFB可存储电力810小时，使用寿命长达2030年。Invinity通信主管JoeWorthington说：全球迈向低碳、去中央

11、化的能源系统，长效储能技术将扮演重要角色。近年来，全球的再生能源渗透率出现指数性增长，以英国、澳洲、美国(特别是加州)领军。锂离子电池为何未能荣耀入选？原因是此种电池在充放电时，锂离子会在正负极之间脱嵌和嵌入，经过数千次的充放电周期后，会出现衰退，性能逐渐递减。VFB不一样，这种电池由两个电解液槽组成，中间用质子交换膜(protonexchangemembrane)隔开，两边电解液都以专凡为基础，充放电时，车凡会变换成不同的氧化状态，没有衰退问题。Invinity的共同创办人MattHarper强调,VFB可以使用数十年、能充放电上万次。锂离子电池不一样，使用时间一久需要整个替换，VFB比较像

12、是需要维修的汽车，只要每1020年更换电池内的质子交换膜即可。Harper说，他们有产品已使用30年以上。VFB优于锂离子电池另一个特点是没有起火风险。锂离子电池放置必须有一定距离，以避免着火，VFB可以更紧密地安放，更节省空间。此外，帆是地表第13常见的金属元素，蕴藏量比铜还多。由于电池钮离子只是变化成不同的氧化状态，不会衰败，可以无限循环再利用。5 .钮电池技术优势钢电池具有以下技术优势：(1)功率和容量可独立设计，尤其适合大规模储能；储能容量大：lOOskWh-lOOsMWh;输出功率大：10skW-100sMW；(2)能量效率高、充放电性能好、循环寿命长；能量效率可达80%,可深度放电

13、，循环次数13000；(3)启动和响应速度快：无相变化，充、放电切换只需0.02秒；(4)使用寿命长，可达1520年；(5)安全性好；(6)常温封闭运行，电解液可半永久使用、性价比高；(7高度模块化设计，可以实现对不同的组件简便的退役和回收；(8)受帆离子溶解度所限，帆液流电池的比能量低。不同储能时间的全钢液流电池储能系统系统的成本分析每千瓦置本、元8000-6000-4000J20001246810储能时间/小时图钢液流电池成本分析（以五氧化二钮的价格8万元/吨计）钢液流电池技术趋于成熟，原材料五氧化二钢的价格如今已趋于稳定，M液流电池制造成本价格大幅度下降，电网需要的长时储能（8小时以上）

14、的初次投资成本也会低于锂离子电池，这些技术创新为车凡电池的扩大应用创造了条件。由于VFB在成本、效率和安全等方面具有的突出优点，其有望成为未来国内外大规模储能技术的首选，在储能领域有广阔发展前景6 .钢电池现状及未来需求近年来，车凡液流电池储能技术在全球得到了较快发展。目前，全球钮液流电池储能累计装机约800MWh,75%的帆电池项目是近几年建设的，其中中国约占60%。我国具有极其丰富的钥储量，钢矿储量约950万吨，占世界已知总储量的43%,居世界第一位，优越的资源禀赋为我国发展钮电池产业创造了得天独厚的条件。2016年，国家批复大连市建设200MW/800MWh大型全轨液流电池储能调峰电站示

15、范项目，这是目前全球最大的钢电池储能电站。2017年，锐液流电池储能产业化技术正式列入国家能源技术创新十三五规划并推广实施。2020年，中国新疆、湖南、内蒙、河南、江西、安徽和青海等省陆续颁布了新能源配置储能优惠政策，对钢电池大规模商用形成了利好支撑，钢电池项目相继在新疆、福建、辽宁等地落地投运。我国全车凡液流电池技术完备，产业发展全球领先，拥有全球领先的钮液流电池技术服务企业，己形成了包括液流电池批量生产、模块设计制造、系统集成控制在内的全产业链轨液流电池自主知识产权体系。ZMIAI)Alpedeop(D=elsu 一 le3Eno800700600500400300200100020102011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 20