安全性高，循环寿命可达20000次—— 液流电池借力储能迎来市场良机

近日，大连液流电池储能调峰电站正式并入辽宁电网，正在进行最后的电池单体调试和系统调试，预计9月底投入商业运营。大连液流电池储能调峰电站是国家能源局于2016年4月批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目，总投资约38亿元，是全球最大的液流电池储能电站。

　　在过去，锂电池是绝对的市场宠儿，被广泛应用在手机、家电、新能源车以及最近迅速崛起的储能行业。但在今年，锂电池遇到了一个新对手——液流电池。6月29日，国家能源局综合司发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(征求意见稿)》，规定中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池，且不宜选用梯次利用动力电池(主要来自于锂电池)。在这种大背景下，原来名不见经传的液流电池就这样强势闯入大众视野，借助储能市场迎来发展良机。

　　锂电失宠：安全性差是主因

　　过去几年，液流电池几乎没人知道，大家更耳熟能详的多是锂电池和铅酸电池。其中，锂电池凭借成熟的技术和商业化程度，一度统治了储能市场。据中国化学与物理电源行业协会统计，2021年，中国电化学储能装机中，锂电池的功率占比超过九成，其次是铅蓄电池，占比5.5%，液流电池以及其他电化学储能技术分别占2.9%、0.6%。

　　那么，在储能市场一家独大的锂电池，为何突然失宠?业内专家称，这主要与锂电池的活跃度高、稳定性差有很大关系。锂元素位列元素周期表前排，极为活泼。稳定性差的先天缺点，也为锂电池埋下了安全隐患。

　　2017年以来，国外储能行业频发事故。今年4月，美国亚利桑那州的钱德勒储能站发生了持续一个星期的设备闷烧、冒烟现象，当地不得不紧急疏散附近居民;今年1月韩国相继发生两起储能事故：一起发生在韩国蔚山南区SK能源公司电池储能大楼，另一起则发生在庆北郡建威太阳能发电厂。据不完全统计，2017年至今韩国已出现超过30起锂电相关储能事故。如果把这个时间拉长到10年，业内统计显示，全球共发生32起储能电站起火爆炸事故。从电池类型来看，三元锂电池事故最多。

　　业内专家认为，锂电池充放电过量、短路、受挤压导致的电池过热失控是主要导火索，这也成了三元锂电池“失宠”的重要原因。

　　液流电池几乎没有燃爆风险

　　对储能界来说，安全永远是决策者首先要考虑的大事，没有安全，其他优势再多，也不会得到市场认可。所以，在众多“同行”无法实现可持续发展的前提下，液流电池闯入了人们的视野。

　　业内专家告诉记者，液流电池是电化学储能中的技术路线之一，与锂电池将电解质储存于电池内部不同，液流电池的电解液储存于电池堆外部容器，充放电时，正负极电解质会分别循环泵入电池堆发生氧化反应;反应完成后，电解液会被重新泵回外部容器还原成原来的状态，照此循环往复。

　　因为液流电池是将能量储存于水性电解液中，且能量转化不依赖于固体电极，因此几乎没有燃烧爆炸的风险，符合储能的安全需求。另外，这一技术路径能灵活调控电池容量，通过增加电解液轻松扩容，不需要经历复杂的拆解程序。液流电池的原料在国内储藏丰富、价格低廉，不依赖进口，性价比极高，也成了它的重要优势。对此，有业内专家盛赞液流电池：“在大规模长时间储能的情况下，液流电池有显著的经济性优势，在电力系统储能领域具有广阔的应用前景。”

　　液流电池在充放电次数方面也有明显的优势。锂电池的充放电次数有限，一般在1000至4500次。液流电池一般都大于15000次，是锂电池的3倍以上。而全钒液流电池可充放电20000次以上，使用寿命能超过20年。专注锌铁液流电池的纬景储能透露，其技术团队已经在实验室环境下实现了100万次以上的充放电试验。在储能场景下，液流电池的使用寿命远超20年，这意味着在储能界，液流电池相比锂电池优势明显。

　　其实，早在十多年前，国内液流电池创业者已经陆续入场。他们首先关注的是全钒液流电池，这也是国内技术最成熟、商业化程度最高的液流电池。2009年，北京普能收购加拿大全钒液流电池企业VRBPOWER，截至目前，北京普能在全球12个国家投运了70余个全钒液流电池项目。大连融科是国内最大全钒液流电池全产业链服务提供商，具备全钒液流电池全产业链技术开发和生产能力，今年2月，全球最大的液流电池储能电站——大连液流电池储能调峰电站进入单体调试阶段;近日，大连液流电池储能调峰电站正式并入辽宁电网，正在进行最后的电池单体调试和系统调试，预计今年9月底投入商业运营。

　　液流电池发展提速

　　近日，安信证券发布研究报告称，储能市场风口爆发已至，全钒液流电池发展提速。全钒液流电池具备本征安全、长寿命、灵活、资源自主可控、绿色环保等多方面优势，主要适用于大规模、中长时储能场景。现阶段具备成熟全钒液流电池储能产品/方案的厂商相对较少，建议投资要优先关注大连融科、北京普能等起步较早、技术领先、项目经验丰富、一体化程度高的全钒液流电池储能集成商。此外，钒钛股份、河钢股份等产能领先的钒资源企业亦有望充分受益下游需求增长。

　　目前，储能在电力系统中主要用于解决短时间、小范围的供需不平衡等情况。而随着新能源逐步成为电力系统的主体，储能系统需要配套的储能时长亦将随之提升。安信证券认为全钒液流电池在中长时储能场景中具备较强的比较优势，未来应用前景向好。从经济性角度出发，测算当前4h(小时)全钒液流电池储能系统的全生命周期度电成本已低于锂电池储能，而当储能时长超过4h之后，全钒液流电池的度电成本优势将更为明显。未来，全钒液流电池有望成为一类重要的储能装机形式，若按照10%至30%的装机比例测算，则2025至2030年国内全钒液流电池储能装机空间或超10至90GWh。短期来看，全钒液流电池的主要应用场景为大规模电网侧和发电侧项目，投资主体为大型发电和电网企业;长期来看，全钒液流电池储能在大型工商业用户侧场景中亦有广阔的发展空间。

　　从市场上看，自2021年起，液流电池相关储能项目落地增多：2021年3月，北京普能签约湖北襄阳100MW储能项目;2021年6月，中科院大连化物所研发的全钒液流电池系统在大连瓦房店建成;2021年9月，纬景储能与江西电建合作的江西省余干县200kW/ 600kWh“智慧能源示范项目”成功并网。

　　放眼国外，液流电池在储能界也非常活跃。美国能源部2020年12月发布的《储能大挑战路线图(2020)》报告显示，2020年全球液流电池年装机容量仅接近10GWh，预计到2030年液流电池在全球的年装机量达到69GWh，有望占全球150GWh总量的46%。 (本报记者戴升宝)