“双碳”背景下，与清洁能源匹配的储能行业正迎来快速发展。其中，钒电池以其自身安全、环保、规模大、寿命长等特性，正成为电化学储能的重要组成部分。尤其在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域，钒电池具有广阔的应用前景。
钒电池：安全可控的“储能新贵”
6月29日，国家能源局发布了《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022年版）（征求意见稿）》，明确中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池。
目前，磷酸铁锂电池占到我国电化学储能装机量的90%以上，但锂电池的安全问题正日益凸显。据不完全统计，2011年至2021年的10年间，全球至少发生34起储能电站起火爆炸事故。其中的32起事故均与锂电池相关，26例为采用三元锂离子的储能电池，2例为磷酸铁锂电池，4例为未透露细节的锂电池。此外，钠硫电池和铅酸电池引发的事故各一例。
在此背景下，全钒液流电池有望率先成为我国新型电力储能系统的“后备军”。钒电池是一种基于金属钒元素的氧化还原可再生燃料电池，其在安全性、转换率、使用寿命及资源储备方面均具有相对明显的优势：
安全性：由于钒电池的电解质离子存在于水溶液中，不会因过热失控而导致燃烧或爆炸；
转换率：钒电池充放电能量转换效率高达75%以上，远高于铅酸电池的45%；
使用寿命：钒电池循环使用次数可达5000次至1万次，是锂电池的10倍以上；
资源储备：我国是钒资源大国，截至2021年底，钒矿储量约为950万吨，占世界钒资源储量的39%，储量居世界首位，资源可完全自给。
妨碍大规模商用的三大难题
据介绍，作为国家能源局批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目，大连液流电池储能调峰电站正在进行最后的电池单体调试和系统调试阶段，即将在本月正式投入商业运行。该储能电站采用国内自主研发、具有自主知识产权的全钒液流电池储能技术，储能电站投运后，一期投入的716个灰白色电解液储罐将可储存400兆瓦时电量，即40万度电。
大连液流电池储能调峰电站开启了钒电池储能的商业化之路。但看似完美的全钒液流电池储能方案，为何一直未能在国内获得大规模商用？究其原因，一是成本高，二是能量低，三是技术难。
在成本方面，钒电池的初装成本是锂电池的2-3倍、铅酸电池的3-5倍。其原因在于目前产业链上中下游还不够完善，缺少规模化生产。如果国家正确引导，全钒液流的技术路线经过长时储能验证之后，未来可鼓励企业新增钒产能，保障合理利润，引导行业走向健康发展。
在能量密度方面，钒电池能量密度低，且体积大不易搬运。储存同样多的能量，钒电池所占体积是锂电池的3-5倍，质量也差不多是锂电池的3倍。又大又重的钒电池自然很难像锂电池般广泛适用，无论是用在手机还是新能源车，钒电池都不讨喜。
在技术方面，钒电池由一个电堆、两个储能罐以及配套的泵和管路组成。电解液一般存放于储能罐中，充放电时才通过泵和管路进入电堆进行反应。可以说，电堆中隔膜的层数和电压直接成正比。因此，隔膜不仅要有很高的化学稳定性和机械强度，还要有较好的离子选择透性。然而，国内质子交换膜产业发展滞后，尚处于起步阶段，面临技术、市场、人才、资金等多重壁垒，从而使得国内质子交换膜市场长期被国外厂家垄断。
随着政策的引导及技术的进步，我国企业也开始在相关领域取得突破。例如联泓集团战略投资企业苏州科润新材料股份有限公司成功解决了我国钒液流储能电池领域“卡脖子”的核心膜材料难题，实现了全氟磺酸质子膜的国产自主化，成为国内目前唯一一家能够大批量生产供应钒液流电池用全氟质子交换膜的企业。
科润新材料及其子公司凭借全氟离子膜与质子交换膜研发制造经验，已获得国家高新技术企业、江苏省民营科技企业、江苏省科学技术奖、国家重点新产品等一系列荣誉，并承担了科技部中小企业创新基金、江苏省重大科技成果转化等一系列省级以上政府重大课题与项目。
政策支持，钒电池前景可期
2022年，钒电池迎来了政策的春天。3月21日，国家发改委和国家能源局发布《“十四五”新型储能发展实施方案》，百兆瓦级液流电池技术被纳入“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向之一。
此前，国家也对钒电池等新型储能技术做出了长远规划。国家发改委、国家能源局出台的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出，坚持储能技术多元化目标：液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期；到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达30GW以上；到2030年，实现新型储能全面市场化发展。
根据高工产研新能源研究所(GGII)预测，2025年钒电池国内装机量有望突破1GW。另有研究机构EVTank预计，2025年钒电池新增规模将达到2.3GW，2030新增量将达到4.5GW。届时钒电池储能项目累计装机量将达到24GW，当年新增市场规模将达到405亿元。
