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液流电池产能大爆发!成本软肋该如何破解

作者:数字储能网新闻中心 来源:储能材料前沿 发布时间:2023-11-27 浏览:

中国储能网讯:近一年来,已有十余家液流电池生产商在紧锣密鼓地推进液流电池扩产计划,液流电池行业迎来了一轮凶猛的扩产潮。

  据不完全统计,目前签约/在建/投运液流电池生产线已超30条,涉及全钒液流电池、铁铬液流电池、锌溴液流电池、锌铁液流电池、水系有机液流电池等多种技术路线。

  图片来源:ESPlaza长时储能网

  中科院大连化学物理研究所研究员张华民预测:到2025年,电化学储能累计装机容量将达到30GW,钒液流电池市场份额约占15%,平均储能时长4h时,约为18GWh;到2030年,电化学储能累计装机容量将达到100GW,钒液流电池市场份额约占30%;平均储能时长6h时,约为180GWh。

  低成本电解液如何获得?

  全钒液流电池是一种基于金属钒元素的氧化还原液流电池系统,利用钒离子在不同氧化态下的不同化学势能保存能量,具有使用寿命长、安全性好、零衰减、容量易扩充等优点。在钒电池中,钒电解液成本占比最高,并随储能时长的增加而增加,占比在40%~80%,成为钒电池最核心的材料。

  图:全钒液流电池成本构成
  

  低成本电解液如何获得?据了解,除了通过购买上游钒矿资源、与钒矿企业或电解液生产企业合作等,在技术创新上,主要是开发第二代短流程电解液制备技术。

  电解液是通过硫酸/盐酸和五氧化二钒混合得到的高浓度的含钒溶液,再通过配方配制获得。据张华民2022年6月发表的《全钒液流电池的技术进展》测算,1kWh电解液需要8kg高纯度的五氧化二钒。

  今年以来,五氧化二钒价格持续上涨,其价格超14万元/吨,相比去年8月低点上涨42.9%,上游钒资源的价格波动直接影响钒电池的整装成本。

  据毅富能源创始人、总经理张成表示,石煤钒矿制成富钒浸出液再制成五氧化二钒,但电解液并非一定要由五氧化二钒制成,从富钒浸出液就可以进行提纯、除杂、化学还原、电解的步骤,制成钒电解液,缩短产业流程后,钒电解液生产制备成本可以降低20%-30%。

  电解液的体积和浓度决定了全钒液流电池储能系统能够储存的最大能量,电解液中五氧化二钒占成本的2/3以上,理论上储存1kWh的电能需要5.6kg五氧化二钒,但目前电解液的实际利用率仅能做到70%,五氧化二钒用量约为8kg,电解液利用率的提升将减少五氧化二钒用量,进而降低投资成本。

  值得注意的是。电解液融资租赁目前已得到行业租赁公司的广泛关注,然而这一模式的推广仍有较大阻力,主要原因是电解液中的钒元素具有较强的金融属性。

  不同于传统电气设备,钒矿价格具有波动性、不确定性,残值难以准确估算,会给租赁公司带来额外的风险。

  电堆方面如何降低成本?

  电堆方面如何降低成本?钒电池电堆是决定钒电池功率的关键部分,主要由双极板、电极、离子交换膜及其他零配件组成。

  赵天寿院士表示,降低液流电池成本的技术路线是提高电堆的电流密度,电流密度的提高就可以提高功率密度,功率密度提高就可以降低电堆所需要材料的量。

  马相坤教授也在演讲中提到,电堆功率的规模、电堆功率的大小带来的影响并不大,更应关注单位千瓦价格,电堆降成本的关键取决于电堆工作电流密度。

  星辰新能首席科学家、中南大学教授刘素琴在接受媒体采访时表示,几年前业内认为100-120毫安/平方厘米已经算比较高的电流密度,现在很多公司的大型电堆电流密度已接近200毫安/平方厘米,未来的目标可能是400-500毫安/平方厘米或者更高。

  据了解,毅富能源的高功率密度电堆产品已实现较大技术突破,16KW的样机可以实现400mA/cm2的额定电流密度,电解液利用率达82%,远超行业70%的电解液利用率。

  天府储能自主研发的高功率电堆已落地量产,产品矩阵涵盖16/32/48/64kW电堆,产品运行电流密度达到300mA/cm²。

  此外,产业链规模小也是导致全钒液流电池价格处于较高水平的一个重要因素。未来,随着全钒液流电池批量化生产,生产成本也将进一步被摊薄。

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关键字:液流电池

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