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釩電池的發展歷程

2011(鑫茂年)165438+10月28日,中國臺州新能源論壇吸引了來自全國各地的200多位嘉賓。中策資本集團董事局主席黃有泉帶著《釩電池在新能源行業的應用》的報告上臺做了精彩的演講。根據規劃,該項目占地1.800畝。壹期項目將於2065,438+02年投產,屆時將產生25億元的銷售額。2065年全部項目投產後,438+03,預計形成6543.8+00億元的產業規模。屆時,中策資本集團旗下的楊泰能源(泰州)有限公司將成為全球最大的釩電池。從臺州整合後,生產的釩電池將走向世界。

近日,全球最大的5MW/10MWh全釩氧化還原液流電池儲能系統示範工程通過遼寧電力(市場區)勘測設計院驗收,現已全面投產。業內人士指出,在上述示範項目的良好帶動下,全釩液流電池未來若在核心技術研發、穩定性、成本控制等諸多方面取得更大突破,將有望成為儲能行業的壹匹“黑馬”;此外,中國新能源產業也將進入“釩電池時代”。預計明星電源(股市買賣點)、國星光電(股市買賣點)、天星儀器(股市買賣點)、梁海股份(股市買賣點)等涉釩股將受到資金青睞。近年來,風力發電在中國發展非常迅速。截至2012年底,風電累計裝機容量達到7532.4萬千瓦;但由於風能等可再生能源具有不連續、不穩定的非穩態特性,大規模並網會對電網的調峰、調頻和電能質量產生不利影響。因此,隨著電網中風電裝機容量的增加,棄風限電現象也頻繁出現。

有專家指出,如何提高電網接納可再生能源的能力,減少棄風,提高可再生能源的利用效率,已成為我國未來需要解決的壹大問題。

據相關媒體報道,與其他儲能技術相比,全釩液流電池儲能技術以其壽命長、規模大、安全可靠等突出優勢,成為大規模儲能的首選技術之壹。2012年美國制定的儲能技術發展規劃已經將全釩液流電池列在首位。據悉,大型儲能電池有三個基本要求:安全性高、全生命周期性價比高、全生命周期環境友好。

全釩液流電池儲能系統作為目前儲能的首選技術之壹,安全性高。在常溫常壓下工作時,電池系統產生的熱量可以通過電解液有效排出,然後通過熱交換排出系統外。此外,電解質溶液為不燃、非爆炸性的水溶液,系統操作安全性高。

由於全釩液流電池儲能系統具有諸多優勢,有行業分析師稱,全釩液流電池技術在未來儲能行業有著不可估量的發展潛力,甚至可能改變未來的能源格局。

此次通過驗收的世界最大5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統,背後是大連化工學院與大連柯榮儲能技術發展有限公司13年的自主創新研發與合作。分析人士表示,示範項目的成功運行,標誌著我國全釩液流電池技術達到國際領先水平,為可再生能源的推廣應用提供了有效的技術支撐,具有重要的社會效益,將產生顯著的經濟效益。

中國萬億儲能市場將啟動。

根據我國《新能源汽車(市場區)產業發展規劃》和電池行業近幾年的數據,釩電池使用的風電儲能設備和城市調峰儲能設備的市場規模約為11000億元,這為國家經濟發展的大趨勢給釩電池行業帶來了歷史機遇。

未來,釩電池將引領全球純電動汽車的電池潮流。近日,釩電池被列入國家“863計劃”備選項目,中德“波恩計劃”新能源汽車項目於2011年4月在海南島奠基,投資數百億,釩電池是重點項目之壹。

目前政府、產業界、學術界對釩電池的認識很多,都認為釩電池在中國有很好的發展前景。首先,我國釩資源豐富,擁有核心技術。目前,中國通過跨國整合,掌握了世界釩電池的關鍵技術。釩電池的特性也適合中國電網的需求,壽命長、可重復放電、可靠性高,完全可以滿足中國建設智能電網的需求。

據了解,日本用於電站調峰和風能儲能的釩電池發展迅速,大功率釩電池儲能系統已投入使用,其商業化進程正在全力推進。但在中國,釩電池行業仍處於起步階段。鑒於釩電池在中國的萌芽狀態,中策資本集團憑借其在礦產能源領域的廣泛投資,在徐州、南陽等地建立了釩電池原料生產基地(市場區),並在中國最大的風力發電基地甘肅玉門建立了集風光儲於壹體的國家示範基地。此外,集團通過股權紐帶從日本和韓國引進釩電池新技術,然後進行吸收、消化和創新,建立了中日韓工程技術聯合研發中心,並在全球多個國家申請專利。

據相關數據顯示,中國釩儲量占全球釩儲量的35%,居世界第壹;中國釩產量占全球產量的48%,2010年中國釩產量達到615萬噸。優越的資源稟賦為中國發展釩電池產業創造了得天獨厚的條件。

業內人士表示,釩電池是以釩為基礎的氧化還原電池儲能系統,非常適合大規模靜態儲能。未來將廣泛應用於太陽能、風能發電儲能設備、電站儲能調峰、電動汽車等領域,或將成為未來電池發展的重要方向。為了減少風電和光伏發電對電網的沖擊,每臺發電設備需要配備壹個功率相當於10%-50%的儲能電池,儲能需求高於風電裝機容量的20%。有券商分析師預計,2020年中國釩電池市場規模將達到1.6萬億元,其中風電產值將是主要部分。

釩概念股引人關註

在5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統應用全球最大示範項目的良好引領作用下,釩電池有望成為未來儲能行業的壹匹“黑馬”;此外,中國新能源產業也將進入“釩電池時代”。預計明星電力、國星光電、天星儀器、梁海等涉釩股將受到資金青睞。

明星電力(600101):有分析指出,釩素有“現代工業的味精”之稱。公司持有四川奧申達資源投資開發有限公司100%股權,該公司在礦產勘查開發方面做了大量工作。公司已取得四川甘孜、陜西和平、楊珊、西藏江達、新疆且末等7宗鐵、錳、釩、銀、銅、鉛、鋅等礦權。其中,奧申達的核心資產為陜西省山陽縣陽窪釩礦項目(已取得采礦權)。

國星光電(002449):2013年6月,公司股東會同意調整釩業項目投資實施主體,玉龍釩業將繼續實施該項目。另壹方面,玉龍釩業自2005年底以來壹直依靠擁有河南淅川縣磨老溝釩礦的采礦權,並取得了國土資源部門頒發的采礦許可證。這個礦區的主要礦石是五氧化二釩。

天星儀器(000710):2008年6月,公司完成收購新帝龍礦業公司70%股權。目前,公司已取得腰嶺河釩礦采礦許可證,有效期3年,自2010至2013。項目勘探面積6.46平方公裏。目前,新帝龍擁有的瑤嶺河釩礦礦石儲量為2382萬噸。項目建設(市場區)需投資約6000萬元,公司仍需募集資金投入建設。

梁海股份(002203):公司持有恒昊礦業5000萬股,占恒昊礦業增發後總股本的12.89%。據悉,恒浩礦業擁有四個鎳礦、壹個釩礦、兩個錳礦和兩個銅鉬礦,釩金屬儲量為42.03萬噸。1.電堆作為反應場所,與儲存電解液的儲槽分開,從根本上克服了傳統電池的自放電現象。功率只取決於電堆的大小,容量只取決於電解液儲備和濃度,所以設計非常靈活;在功率不變的情況下,要增加儲能容量,只需要增加電解液儲罐的容積或增加電解液的體積或濃度,而不需要改變電堆的大小;通過更換或添加已充電的電解液,可以實現“瞬間充電”的目的。可用於建設千瓦至百兆瓦的儲能電站,適應性強。

二是充放電性能好,可用於大功率充放電,也可允許浮充和深度放電。對於鉛酸電池,放電電流越大,電池壽命越短;放電深度越深,電池壽命越短。即使釩電池放電深度達到100%,也不會對電池造成影響。而且釩電池不容易短路,避免了短路引起的爆炸等安全問題。

第三,充放電次數極大,理論壽命無數次。充放電時間比為1: 1,而鉛酸電池為4: 1。而且釩電池充放電響應速度快,不到20毫秒,非常有利於均衡供電。

第四,高能效,DC-DC能效可達80%以上,而鉛酸電池只有60%左右。釩電池包中各單體電池的狀態基本壹致,維護簡單方便。

五、選址自由度大,占地面積小。系統可全自動封閉,無酸霧和酸腐蝕。電解液可重復使用,無排放,維護簡單,運行成本低。這是壹種綠色儲能技術。因此,釩電池是可再生能源發電的鉛酸蓄電池的理想替代品。與其他化學電源相比,釩電池具有明顯的優勢,主要優勢如下:

1.高功率:通過增加單體電池數量和電極面積,可以提高釩電池的功率。美國商業化示範運行的釩電池功率已經達到6 MW。

2.容量大:通過任意增加電解液的體積,釩電池的電容量可任意增加,可達GW-hour以上;通過增加電解液的濃度,釩電池的容量可以增加壹倍。

3.高效:由於釩電池電極催化活性高,正負極活性物質分別儲存在正負極電解液儲罐中,避免了正負極活性物質的自放電消耗,釩電池的充放電能量轉換效率高達75%,遠高於鉛酸電池(45%)。

4.使用壽命長:由於釩電池的正負極活性物質只分別存在於正負極電解液中,在充放電過程中沒有其他電池常見的相變,因此可以深度放電而不損傷電池,電池使用壽命長。加拿大VRBPowerSystems商用示範運行時間最長的釩電池模塊,已正常運行9年以上,充放電循環壽命超過18000次,遠高於固定鉛酸電池。

5.響應速度快:釩電池堆加滿電解液即可瞬間啟動,運行中切換充放電狀態僅需0.02秒,響應速度為1毫秒。

6.瞬間充電:釩電池可以通過更換電解液瞬間充電。

7.安全性高:釩電池沒有潛在的爆炸或火災危險,即使正負極電解液混合也沒有危險,只是電解液溫度略有升高。

8.成本低:釩電池組件除離子膜外,多為廉價的碳材料和工程塑料,材料豐富,易於回收,不需要貴金屬作為電極催化劑,成本低。

9.釩電池選址自由度大,可全自動封閉運行,無汙染。釩電池存在兩個主要的技術問題。第壹,釩電池正極溶液中的五價釩在靜置或溫度高於45攝氏度時容易析出五氧化二釩。析出的沈澱物堵塞流道,包覆碳氈纖維,惡化電堆性能直至報廢,電堆長期運行時電解液溫度容易超過45攝氏度。第二,石墨板應該被陽極溶液蝕刻。如果用戶操作得當,石墨板可以使用兩年。如果用戶操作不當,壹次充電就能把石墨板完全蝕刻掉,只能報廢堆疊。正常使用情況下,每兩個月會由專業人員進行維護,既費錢又費力。

另外,釩電池成本太高。以壹個5kW的電池為例,電解液(壹立方米,1.8mol/L)17000,控制系統170000,隔膜70000,板架40000,石墨板15000,泵7000,碳氈40000,壹共做了* * *。所以五千瓦的釩電池成本在40多萬,比同規格的鉛酸電池高好幾倍。

從環保的角度來說,釩電池壹點都不環保。用來配制電解液的原料,陽極沈澱,以及漏出的陽極液風幹後形成的薄層,都有壹樣東西,就是五氧化二釩,這是壹種劇毒化學品。

所以釩電池還有很多問題需要解決。國內十幾年來沒有科研機構在釩電池研究上有所突破,這壹點並不樂觀。釩電池(VRB)是壹種新型清潔儲能裝置,已在美、日、澳等國家得到應用。與市場上的鉛酸電池、鎳氫電池相比,VRB具有功率大、壽命長、支持頻繁大電流充放電、環保等明顯的技術優勢。主要用於可再生能源並網發電、城市電網儲能、遠程供電、UPS系統、孤島應用等領域。

早在20世紀60年代就有鐵鉻氧化還原電池,但釩氧化還原電池是由澳大利亞新南威爾士大學的Marria Kacos在1985提出的。經過十多年的研發,釩電池技術已經接近成熟。在日本,用於電站調峰和風能儲能的固定釩電池(相對於電動汽車)發展迅速,大功率釩電池儲能系統已投入實用,其商業化進程全面推進。前期工作:我公司從1995在國內率先開發釩電池。20W、100W、500W釩電池樣機研制成功,實現了釩電池關鍵技術的突破,填補了國內空白。成功開發了四價釩溶液制備、導電塑料成型及量產、中型電池組組裝調試等技術。1998,500w釩電池樣機用於驅動電瓶車。目前已經開發出800W的產品樣機。