中国储能网讯：2021年由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会联合主办，100余家机构共同支持的湖南（长沙）电池博览会暨首届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新储能、新动力、新发展”。
会后，为了能让参会代表有更深入的行业交流，小编经过演讲专家本人同意和审核，将演讲专家的速记整理如下：
严川伟：大家下午好！今天我给大家介绍一下全钒液流电池的产业发展现状。加了一个副标题：“钒电池，大规模、长时储能的靠谱技术”，主要是强调“靠谱”。
似乎涉及的话题比较多，但实际上想要表述的内容不复杂。尽管在前面我们的会场已经把大规模储能的背景都有所介绍，但我想还有必要再简单提一下。
实际上我们多年来所致力的储能技术发展，其目的和要求都是清晰和明确的：主要是应对新能源发展及其给电力系统所带来的影响。因此，储能是电力发展的必然要求和刚性需要，也必然是国家能源战略的重要内容。不过，尽管我们都知道储能的意义、重要性，但由于缺乏明确的路线图（或具体目标、节点、进度等要素），整体上缺少关于储能“量的概念”（例如，发展多少？有多紧迫？）。这种情况在一年前发生了改变：国家明确了碳中和、碳达峰的目标和时间表，并向全世界作了庄严承诺。实现这个目标的手段就是发展新能源，发展新能源必须储能，客观上把储能的路线图、目标具体化了。当我们认真审视这个路线图时，无不感到十分震惊，因为任务实在太过巨大、繁重、紧迫！由不得我们无限制的随意发挥，随意的去做一些似是而非的文章，去做过多的讨论或者是议论，而是必须拿出硬的东西，好用、可用、能用。
尽管储能需求是一个多元和系统化的，不同储能技术有其特长和特性，但在支撑新能源替代（传统化石能源）的意义上，70%甚至80%以上的储能需求是大规模、长时间的。就储能技术形式而言，包括机械能、电磁能和化学能储能（也就是电池储能），但可用于大规模储能的，可用可选的具体储能技术没有多少。
因为这样的大规模储能要求很高、很明确，是狭义的概念（不是一些科学家随便说的广义概念，如包括手机和手电筒的电池储能）。首先，技术要适合，必须适用于大规模、长时间储能；其次，必须安全可靠，因为作为一个大的系统必须达到足够安全，足够可靠；第三，经济性要好，说俗一点就是能够赚钱，只有这样才能商业化操作，能够实现可持续的推动。
基于业界认可的储能规模、时长的大概划分，适合于长时间大规模的形式可以包括：
第一，抽水蓄能，是成熟可靠技术，也是多年来电网重点发展的大规模储能形式。但受到可用资源及其地域性和环保等的限制。第二，压缩空气，也是较成熟的可靠技术，但在一定程度上受到资源条件等限制。第三，液流电池，发展中的可以用于大规模长时储能，并且不受地域、环境等条件限制。
液流电池有多种，到今天真正能够靠谱能规模化用的，就是全钒液流电池。该电池首先表现在本征的安全性；其次是适合性（单元大、液流便于热管理、寿命长）；再者就是经济技术性及其潜力（技术进步非常快，而且天花板足够高）。
大规模储能的安全性必须放在特别重要的位置。事实上，已经发生的储能电站事故以及较高的出问题概率（国外为主，相较国内建了这么多的储能项目，爆炸起火事故相对较少，显然与大部分在于满足新能源配储能的配套要求，很少全负荷、全功能运行有关），也提醒我们必须把安全可靠作为优先项来考虑。面对现实的双碳目标和艰巨的储能任务，将建设的巨量储能电站，必须是好用、能用、起作用的，必须丢掉把储能作为摆设（不运行、少运行）的幻想。
关于安全，我们有很多的系统都涉及到安全问题，需要达到足够安全。例如，飞机的事故率已非常低，达到10的负6次方，天天坐飞机与一辈子不坐飞机，受到的意外伤害风险是一样的；汽车也类似，事故率达到10的负5次方水平；核电系统也要达到确定的极低的问题概率，等等。当然，安全是一个综合的系统问题，子系统的安全性对于总系统是有影响的，并且不同的子系统具有不同的权重。
虽然目前还不能明确大规模储能系统应该具有什么样的具体安全量化等级或数据要求（不同的储能系统的要求也应该是不同的），但可以肯定的是：一定是很高的要求，这样才能表现出足够的安全状态。基于电池的储能系统，电池自身的安全性（或称本征安全性）是最核心的影响因素（权重最大），这一点不应再有疑问或争议。
发展全钒液流电池，钒资源怎么样？钒够吗？在商业上好操作吗？可用吗？
钒的来源有三个途径：一个是钒渣，就是钢铁冶金的副产品；第二个是直接的矿物提炼，包括由钒钛磁铁、石煤的开采利用；第三个是固废的利用，包括重油灰渣、废催化剂、电厂灰的资源化利用。全球在去年产20万吨，中国是12.6万吨；去年的全球消费是20万吨，中国是13万吨，中国占了一半以上。
如果对应“双碳”目标，我们液流电池占到新型储能按照30%来计算的话，所需要的钒量到2030年每年就达到了16万吨，如果到2050年是27万吨每年，这是一个非常巨大的量（2050年前的总需求量约为700万吨）。
钒资源够不够？全球探明钒储能1.1亿吨左右，按储量依次是中国、俄罗斯、南非，中国的储量约1700万吨。另外，我国还有一个特有的钒资源类型，就是石煤钒源，并且非常巨大（可开采量将近千万吨之巨，仅湖南（湘西）就有七八百万吨的储量。
因此，从钒资源角度，完全可以满足需要，能够支撑这个产业的发展。
在全钒电池发展的近10余年中，钒价呈现了较大幅度的波动，似乎制约了全钒液流电池的产业发展。这完全是表象，至少本质上并非完全如此。
已有的钒市场是钢铁的江湖，钢铁消费约90%的钒（为提高钢铁产品的性能，添加不超过0.5%的作为合金元素的钒），这一操作还由于相关标准的实施得以强化），在钢铁行业是一个刚需，市场非常稳固，利润自然不菲。但由于钒是作为合金元素，所占比例甚小，所以钒的价格波动对终极产品（钢材）的成本影响很小（或者说，对钒价不敏感，效果就像花椒面价格波动对餐饮业所造成的影响）。但是，对于作为主体关键材料的钒电池行业则完全不同，钒价的波动影响巨大。
由此可见，发展全钒电池及其储能产业，不能仅仅局限地从已有钒市场考虑钒的来源（另外，固有的主要基于冶金副产品的模式只能为钒电池储能提供2万吨/年的钒，数量上也远远不够）。
这个问题需要解决，也是可以解决的，就是再造江湖，要把视野放开，发展原矿（石煤钒、钒钛磁铁矿）的直接提钒，已有很多企业家在做；另外，还有危废资源可开发，我们国家在这个方面的潜力也非常大。
我们现在来看一下全钒液流电池的技术状况，从代表性的技术指标来看，也就是说从工作电流密度，在十年前发生了非常大的改变，提高了好几倍，没有哪一种电池进步幅度如此之大。
这个进步对于产业发展的影响表现主要是一个是可靠性，另外一个是成本。可靠性在十年前这个电池根本不靠谱，不是这里漏就是那里不稳定，根本谈不上稳定运行，现在基本上可以实现像其他的电气设备那样稳定地工作，出问题的概率比较低，靠谱了。成本方面，基本上可以实现商业化操作，具备了良性可持续化发展条件。
从更具体的方面，技术进步或突破在如下6个方面：（1）电极材料，导电性和电化学活性大大提高；（2）离子膜，适用的离子膜主要是全氟磺酸基的产品（目前是这样，将来也不会有太大的改变），连续化制备工艺已开发成功；（3）发展的电池堆结构的焊接工艺对提高电池的可靠性具有关键性意义，因为原来的基于压紧螺杆紧固方式难免会导致结构的变形影响功能性甚至可靠性（这种方式用于压滤机也好，氯碱工业堆也好，燃料电池堆也好，由于主体结构材料有足够的强度不会变形，没有问题。但是对于全钒电池来讲不能用金属材料等高强度材料，只能用PP、PE等这类低强度塑料基材料，不能保证长时间的结构稳定）。（4）电解液制备技术，已经发展出了低成本的制备工艺（制造成本降低了30%以上）。（5）连续化双极板制备技术，传统的以模压为加工手段制造的双极板，虽导电性较好，但生产效率低（无法满足产业发展，成本难降低），也不难满足焊接的需要模发展。（6）流过式电池堆结构，此前电堆技术指标的大幅提高主要是基于降低物理内阻（制约内阻的主要是物理内阻），降低到一定程度，另外的短板显示出来了，那就是传质，所以正在发展的流过式电池堆结构不仅要改变电阻，更要在改善传质上做工作，为进一步提高电池工作电流密度做贡献。
从产业链角度看，国内的产业链基本形成，无论是从电堆、极板、隔膜、电极、电解液都形成了支撑进一步产业发展化的态势。
另外政府的措施，一些商业化的关键要素也趋于齐备，如，储能的市场主体地位、新能源配储能要求、分时电价政策、两部制电价政策，与其他的储能是一样的，今天没有必要展开了。
至此，我还想强调一点，就是：大规模储能的要求是极高的，要达到其安全性、可靠性、技术经济性要求，实现稳定、靠谱的运行和工作，绝不是一件简单和轻松的事情，但社会上不少人却想得太简单！
另外，关于一些新兴电池技术，社会上存在一些与储能技术适用性等相关的可能认知偏差。例如，现在快速发展的钠离子电池，有望能很好地解决资源稀缺（锂元素不足以满足需要），技术成熟后在替代锂离子电池在车载动力、适当规模储能（仍属于有机体系，规模大时将受限于其安全能力）方面发挥很好的作用；再如，全固态电池，是一种理想的安全型电池，但它距离能用、可用尚有很长的路要走，现在谈论把它用于大规模储能确实太早了。
“双碳”目标是现实的，任务是现实和明确的，要马上和大量投入用的，必须要现实靠谱，尤其是针对长时间大规模的主体储能需求，必须强调“靠谱”。
关于经济性，全钒液流电池的成本也基本达到了可以商业化操作的程度：在当前技术状态和产业环境下，建设成本接近3000元/kWh；在不久的未来（例如两年后），有望达到2000元/kWh以下。较大的技术进步空间和潜力，储能的时间因素（长时储能有利于摊薄度电建设成本），租赁电解液等创新商业模式的采用，以及其自身的长寿命特点，都将进一步使它在满足大规模储能市场上展现优势。
总结一下，第一，由于高安全性适合于大规模和长时间储能的特性，钒电池在支撑“双碳”战略实施上具有不可替代性。第二，钒电池技术性能与成本已接近满足于大规模产业化、商业化发展的要求。第三，钒资源丰富，资源本身不是瓶颈，但如何在商业上解决电解液供应问题是产业发展面临的重要任务。
