谁主沉浮？钒电池VS锂电池
发布日期：2022/10/17
过去的九月，中国的钒电池市场迎来了两个标志性的事件。
9月20日，三峡能源新疆250MW/1GWh全钒液流储能项目开工。据悉，这国内首个GWh级全钒液流电池项目，将于2023年底前并网。
9月29日，首个国家级大型化学储能示范项目、全球最大的全钒液流电池储能电站，大连液流电池储能调峰电站（200MW/800MWh）一期工程（100MW/400MWh）已并入辽宁电网，预计10月中旬投用。
相较当前的储能“一哥”锂电池储能，钒电池看似正在成为储能赛道的新宠，这带来了一个疑问，钒电池VS锂电池，钒电池会是未来吗？
钒电池优势显著
钒电池的第一个优点是安全性高。
由于钒电池的电解液基质采用水性溶液，使用过程中没有固相反应，因此不存在起火、爆炸等风险；且过充过放也只会造成水的电解，通过将产生的氢气及时排出即可保证安全使用；平时电解液和电堆分开存放，也成功避免了自放电现象。
钒电池的第二个优点是扩容简单。
钒电池能方便应用模块化管理，功率和容量可以单独设计，通过将多组储能单元并联接入母线，便可构建起更大规模的储能系统。因此扩容简单，相较于磷酸铁锂电池，在大容量的情形下不会增加额外的安全性风险。
钒电池的第三个优点是循环寿命长。
钒电池在使用中不会发生物理变化，电池容量损失很小。即使电池使用时间过长，性能下降，也可以通过修复电解液的活性来恢复。
钒电池的使用寿命往往在10年以上，可充放电15000次以上，是锂电池的3倍以上。在开头提到的大连储能电站，钒电池的充放电次数可以超过2万次。
钒电池第四个优点是全生命周期成本较低。
钒电池初始投资成本较高，但由于钒电池的循环寿命较长，因此在全生命周期成本方面有一定优势。
劣势不容忽视
钒电池能量密度低是一大劣势。
由于钒的分子质量比较大，钒电池的能量密度只有12-40Wh/kg，只有锂电池的十分之一，但体积却是锂电池的3-5倍，极大地阻碍了钒电池在消费电子和动力电池中的应用。
其次，钒电池的初期安装成本太高。
由于其产业链的不完善，其目前的初装成本是锂电池的两倍以上，可能要等到量产后才能达到低于锂电池的水平。
同时，钒电池对环境温度有着接近苛刻的要求。
最高不能超过45°C，因为一旦超过这个温度，正极溶液中就将析出沉淀物堵塞流道，使其报废。然而，对于电池来说，电解液只要在反应就会放热，45°C是一个非常容易达到的温度。
钒电池VS锂电池
钒电池VS锂电池，其不同点主要体现在以下几个方面：
电池结构：
钒电池的电解液和电堆是相互独立的，因此钒电池设计灵活，可以按需组合、定制。不过钒电池的体积要比锂电池大得多。
钒电池的功率单元和容量单元是相互独立的“解耦设计”，扩容性强，模块化设计，更利于实现大规模和低成本的长时储能。
▲储能时长越长，钒电池单位成本越低
钒液流电池输出功率由电池堆栈所具有的数量和大小决定,储能容量大小主要取决于电解液的体积和浓度,可根据需求任意调整容量；锂电池容量增长非线性，扩容边际成本高。
安全性：
由于锂离子电池使用高度易燃的有机电解液，存在热失控情形下的爆燃风险，只能降低概率而无法绝对避免。据光大证券统计，从2011年到2022年4月，全球总计发生34起储能电站爆炸事件，其中由锂电池引起的事故高达32起。
相比之下，全钒液流电池是水系循环体系，本身不可燃，也不发生热累积，正负极活性物质反应温和，因此具有本征安全性。
矿产资源占有量：
钒资源自主可控。截至2021年底，中国钒资源储量占全球39%，产量占全球68%，均处全球第一。而锂资源中国储量占比仅7%，资源集中于智利（41%）、澳大利亚（25%）、阿根廷（10%）。
成本：
短期内，锂离子电池的初始投资成本低于全钒液流电池，主要原因在于全钒液流电池缺乏规模效应。但长期来看，全钒液流电池在全生命周期内的平均成本远低于锂离子电池，而且初始投资成本还有较大的下降空间。
目前，锂电池的装机量在全国占比90%，但是，在大规模、大容量的储能需求场景中，钒电池蓄势待发。据中信证券称，预计2030年长时储能装机量将达到150GW，国内钒电池累计新增24GW。日趋火热的市场和极具潜力的增长空间似乎正在逐步证明，钒电池或许真的有望引领储能的未来。
来源:ESPlaza长时储能网 作者:ESPlaza
