去搜搜
头像

钒电池规模化落地,这些问题需重点关注

发布于 2022-07-17 12:30

新能源的应用备受瞩目,钒电池概念成为市场上热议的话题。钒电池产业链逐步成型、全生命周期成本低,是目前商业化较为成熟的液流电池。

 

但是目前钒电池的规模化应用还面临以下问题:

 

一方面,钒电池只有在特定温度范围内才能够稳定工作;

另一方面,钒电池初装成本高;

另外,磷酸铁锂电池在电化学储能方面依然颇具优势。

 

那么钒电池应用对于温度的高要求是否会限制它的应用场景,目前有何解决办法?

为什么钒电池的初装成本高,但是全生命周期成本低?

电化学储能应用方面,钒电池与磷酸铁锂电池价格是否有望持平?

 

为解答以上问题,妙投邀请到江苏大学能源研究院徐谦教授为投资者解答相关疑惑。

 

本文核心观点:

 

1. 钒电池对于温度的高要求不会导致其应用场景受限,可以通过加装温控系统来解决这一问题,但是加装温控系统会使其成本相应上升;

2. 钒电池初装成本高,全生命周期成本低,主要原因是可以进行上万次充放电;

3. 钒电池与磷酸铁锂电池价格有望持平,因为锂的储量很少,并且多用于移动端,未来磷酸铁锂电池的价格会随着锂资源的稀缺而上涨,但是钒价格近十多年来也上涨明显。

 

钒电池只有在特定温度范围内才能够稳定工作,目前有什么解决方案吗?

 

钒电池能够稳定工作的温度范围是5℃~40℃,这意味着钒电池在极热或者极寒地区/季节的应用会受限。

 

当工作温度超过40°C之后,五价钒离子的溶解度会降低,钒电池的电解液会产生絮状沉淀,该现象会造成流道部分堵塞,严重制约钒电池工作运行时的能量密度

 

为拓宽钒电池的工作温度范围,目前我们的做法就是在电解液中加入添加剂,如稀盐酸或者磺酸。这样的话可以将其稳定工作的温度提升至55℃,如果再加更多添加剂进行温度的提升,成本就会大幅上升,损失经济性。

 

当工作温度过低时,电解液会变得粘稠,造成流动不畅现象,同时电化学反应速率变慢,表现为本来应放多少电,现在放不出来,其后果是功率密度降低,这与能量密度无关。能量密度是与活性物质在电解液里面的溶解度、液流电池的开路电压有关。

 

解决其工作温度限制方面,会使用到温控系统,一般情况的话是会通过添加隔层来控制温度。但是如果是用在极寒地区,或者是用在沙漠里边特别热的地方,温控系统的成本也会相应上升,比如在极寒地区可能要用到导热管之类的比较贵的技术。

 

制约钒电池商业化落地的一个重要因素就是成本高,但是主要是初装成本高,全生命周期的成本是低的,您能具体说说是什么情况吗?

 

成本方面的话,储电和发电不是一个概念。

 

发电方面,我们是看初装每千瓦多少钱,但后面运行时每发一度电,还要烧掉对应数量的煤或油。

 

储电方面,我们是看每度电多少钱。钒电池储电建设涉及到原材料设计安装等,算下来,一度电能量上的成本现在还是蛮贵的,超过1100人民币

 

但是要算全生命周期的话,比如说它一共可以充放电5000次,然后用1100人民币除以5000次的话,那就只剩下0.22人民币,每充放一次,每度电的储能成本也就略微超过0.2元人民币

 

所以钒电池储能是第一次投资之后,使用时间越长,充放电次数就越多,成本也会相应下降,对应的全生命周期成本也会下降。

 

钒电池中含有剧毒是否会影响其使用?钒电池的应用场景是怎样的?制约钒电池大规模应用还有哪些问题需要注意?

 

钒虽然对人体有中到高等毒性,但是只要做好密封就行了,这一部分的费用已经包含在之前计算的成本中了。

 

储能方面,目前占比最大的是抽水蓄能。不过抽水蓄能会受到地理环境的限制,如果没有高山、水库等,就没法做抽水蓄能。

 

而液流电池什么地方都可以用,即使在两个房子之间的一个地方,你也可以放进去,可以用于家庭式的储能需求。当然也可以跟光伏发电、风力发电配套应用,但是它只能用在静态(固定位置)的地方,不能运用在移动的用户端。

 

制约钒电池大规模应用有一个问题是钒的价格在上升,虽然钒资源自主可控,但是在2010年左右,钒矿的价格是8000块左右一吨,现在的价格至少要5万块一吨,最高已经超过10万块一吨。

 

至于钒电池规模化应用后,钒的价格属于原材料的问题,主要受两方面影响。一个是钒的产量,另外一个是国内外资本的运作,如果钒处于紧缺状态,那么价格也会很快上涨。

 

未来储能电池应用方面,磷酸铁锂电池和钒电池的价格差距有望持平吗?

 

磷酸铁锂电池在储能方面的应用也是会受到其原材料的限制,因为锂的储量是很少的,大量的锂都用到移动端了,如手机和电动汽车的电池,所以留下来给静态端的比例就很小了。

 

目前磷酸铁锂电池的初装成本要比钒电池要低一些,现在70度电的锂离子电池大概会卖到9万多块钱,对比钒电池1度电1100多块差不了多少。

 

未来两者之间的价格还是有可能持平的,因为可用锂越来越少,所以磷酸铁锂电池以后也会涨价的。

 

妙投补充笔记:储能知识图谱

 


                                             

 

 

 

 


本回答由1位专家参与